DE19943034A1 - Powder coating crosslinkers with high functionality and containing uretdione groups and free isocyanate groups - Google Patents
Powder coating crosslinkers with high functionality and containing uretdione groups and free isocyanate groupsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft neue hochfunktionelle, Uretdiongruppen enthaltende Polyadditionsverbindungen, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Ausgangskomponente bei der Herstellung von Polyurethankunststoffen, insbesondere als Vernetzer für Hitze-vernetzbare Pulverlacke.The invention relates to new, highly functional polyaddition compounds containing uretdione groups, a process for their production and their use as starting components in the production of polyurethane plastics, in particular as crosslinkers for heat-crosslinkable powder coatings.
Description
Die Erfindung betrifft neue hochfunktionelle, Uretdiongruppen enthaltende Poly additionsverbindungen, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Ausgangskomponente bei der Herstellung von Polyurethankunststoffen, insbe sondere als Vernetzer für Hitze-vernetzbare Pulverlacke.The invention relates to new, highly functional poly containing uretdione groups addition compounds, a process for their preparation and their use as Starting component in the production of polyurethane plastics, esp especially as a crosslinker for heat-crosslinkable powder coatings.
Als blockierungsmittelfreie Vernetzer für hoch wetterbeständige Polyurethan(PUR)- Pulverlacke finden heute in zunehmendem Maße Uretdiongruppen aufweisende Polyadditionsverbindungen Verwendung. Als Vernetzungsprinzip wird bei diesen Verbindungen die thermische Rückspaltung der Uretdionstrukturen in freie Iso cyanatgruppen und deren anschließende Reaktion mit einem hydroxyfunktionellen Bindemittel genutzt.As a blocking agent-free crosslinker for highly weather-resistant polyurethane (PUR) - Today, powder coatings are increasingly finding uretdione groups Polyaddition compounds use. As a networking principle, these Compounds the thermal cleavage of the uretdione structures into free iso cyanate groups and their subsequent reaction with a hydroxy-functional Used binders.
Obwohl Uretdionpulverlackvernetzer bereits seit längerem bekannt sind, konnten sie sich im Markt bisher nicht entscheidend durchsetzen. Die Ursache hierfür liegt u. a. zum einen im vergleichsweise niedrigen Isocyanat-Gehalt der zur Zeit kommerziell ver fügbaren Produkte, zum anderen in ihrer niedrigen mittleren Funktionalität, die häufig sogar weniger als 2,0 beträgt. In Hinblick auf eine ausreichende Vernetzungs dichte, bei Lacken und Beschichtungen gleichbedeutend mit guten Beständigkeits eigenschaften, sind aber gerade Vernetzerkomponenten mit hohem NCO-Gehalt und einer möglichst hohen, mindestens 2,0 betragenden Funktionalität erwünscht.Although uretdione powder crosslinkers have been known for a long time, they could have not yet made a decisive contribution to the market. The reason for this is inter alia. to the a comparatively low isocyanate content of the currently commercially ver addable products, on the other hand in their low average functionality, the is often even less than 2.0. With regard to sufficient networking dense, in paints and coatings synonymous with good resistance properties, but are precisely crosslinking components with a high NCO content and the highest possible functionality of at least 2.0 is desirable.
Die EP-A 45 994 beschreibt Umsetzungsprodukte aus einem linearen, difunktionellen IPDI-Uretdion und unterschüssigen Mengen einfacher, gegebenenfalls Ethersauerstoff aufweisender Diole als blockierungsmittelfreie Pulverlackvernetzer. Diese Polyaddi tionsprodukte, die endständig bis zu 8 Gew.-% an unblockierten freien Isocyanat gruppen aufweisen können, zeichnen sich zwar durch hohe Isocyanat-Gesamtgehalte (Summe aus freien und in Form von Uretdionguppen intern blockiert vorliegenden Isocyanatgruppen) und eine Funktionalität von 2,0 aus, ihre Herstellung, insbesondere im technischen Maßstab, ist jedoch schwierig.EP-A 45 994 describes reaction products of a linear, difunctional one IPDI uretdione and insufficient amounts of simple, optionally ether oxygen containing diols as blocking agent-free powder coating crosslinkers. This polyaddi tion products containing up to 8% by weight of unblocked free isocyanate at the end may have groups, although they are characterized by high total isocyanate contents (Sum of free and internally blocked uretdione groups Isocyanate groups) and a functionality of 2.0, their production, in particular on a technical scale, however, is difficult.
Da die Rückspaltung der thermolabilen Uretdionstrukturen in Gegenwart von hy droxyfunktionellen Reaktionspartnern bereits bei 110°C merklich einsetzt, darf diese Temperatur bei der Synthese uretdiongruppenhaltiger Polyadditionsverbin dungen möglichst nicht überschritten werden. In diesem Temperaturbereich weisen die in der EP-A 45 994 beschriebenen Produkte allerdings so hohe Schmelzviskosi täten auf, daß ihre Produzierbarkeit in der Schmelze aufgrund der ungenügenden Rührbarkeit im technischen Maßstab an Grenzen stößt. Großtechnisch lassen sich solche Uretdionvernetzer lediglich in gegenüber Isocyanaten inerten Lösemitteln ge löst herstellen. Anschließend muß dann in einem zusätzlichen Verfahrensschritt das Hilfslösemittel abgetrennt werden. Ein in der EP-A 669 354 beschriebenes lösemit telfreies Herstellverfahren für solche Polyadditionsverbindungen, bei dem die Edukte in speziellen Reaktionsschnecken oder Extrudern unter der Einwirkung hoher Scher kräfte miteinander umgesetzt werden können, ist hingegen apparativ sehr aufwendig und teuer.Since the cleavage of the thermolabile uretdione structures in the presence of hy Droxy-functional reaction partners starts noticeably at 110 ° C this temperature in the synthesis of polyaddition compounds containing uretdione groups should not be exceeded if possible. Show in this temperature range however, the products described in EP-A 45 994 have such high melt viscosities would do that their producibility in the melt due to the inadequate Stirability on an industrial scale reaches its limits. Large-scale can be such uretdione crosslinkers only ge in solvents which are inert towards isocyanates solves produce. Then, in an additional process step, the Auxiliary solvents are separated. A solvent described in EP-A 669 354 Tel-free manufacturing process for such polyaddition compounds in which the starting materials in special reaction screws or extruders under the action of high shear Forces can be implemented with each other, however, is very expensive in terms of equipment and expensive.
Der Hauptnachteil der in der EP-A 45 994 beschriebenen Polyadditionsprodukte liegt aber in dem relativ hohen Gehalt an unblockierten freien Isocyanatgruppen, die bereits während der Pulverlackherstellung, üblicherweise durch Schmelzextrusion bei ca. 100°C, mit dem hydroxyfunktionellen Bindemittel abreagieren. Derart vorvernetzte Pulverlacke zeigen beim Einbrennprozeß ein so ungünstiges rheologisches Verhalten, daß sie zu Beschichtungen mit nur mäßigen optischen Eigenschaften, insbesondere einem völlig unzureichenden Verlauf, aushärten.The main disadvantage of the polyadducts described in EP-A 45 994 is but in the relatively high content of unblocked free isocyanate groups, which already during powder coating production, usually by melt extrusion at approx. 100 ° C, react with the hydroxy-functional binder. Such pre-networked Powder coatings show such an unfavorable rheological behavior during the stoving process, that they lead to coatings with only moderate optical properties, in particular a completely inadequate course, harden.
Das Problem der unerwünschten Vorvernetzung besteht prinzipiell für sämtliche PUR-Pulverlackhärter, die einen hohen Gehalt an freien Isocyanatgruppen aufweisen. Zum Beispiel bei den in EP-A 45 996 und EP-A 45 998 beschriebenen blockie rungsmittelfreien Pulverlackvernetzern aus linearem IPDI-Uretdion und einfachen Diolen werden daher die endständig freien Isocyanatgruppen zumindest teilweise mit Monoaminen oder Monoalkoholen umgesetzt. Auf diese Weise läßt sich die störende Vorreaktion im Extruder zwar unterbinden, der Kettenabbruch mit einer monofunk tionellen Verbindung verringert allerdings deutlich den Isocyanat-Gesamtgehalt, gleichzeitig sinkt die mittlere Funktionalität auf Werte unter 2,0 ab. Darüber hinaus weisen auch die Produkte dieser beiden Veröffentlichungen im Bereich der Rück spalttemperatur von Uretdiongruppen noch so hohe Schmelzviskositäten auf, daß sie sich sicher und reproduzierbar nur in Lösung oder nach dem aufwendigen Verfahren der EP-A 669 354 herstellen lassen.The problem of undesired pre-crosslinking exists in principle for all of them PUR powder coating hardeners that have a high content of free isocyanate groups. For example in the case of the blockies described in EP-A 45 996 and EP-A 45 998 Medium-free powder coating crosslinkers made from linear IPDI uretdione and simple Diols are therefore at least partially with the terminal free isocyanate groups Monoamines or monoalcohols implemented. In this way the disturbing Pre-reaction in the extruder can be prevented, the chain termination with a monofunk functional compound, however, significantly reduces the total isocyanate content, at the same time, the mean functionality drops to values below 2.0. Furthermore also point the products of these two publications in the field of re cleavage temperature of uretdione groups so high melt viscosities that they safe and reproducible only in solution or according to the complex process of EP-A 669 354 can be produced.
Die Herstellung von Uretdionpulverlackvernetzern unter Verwendung von ester gruppen- bzw. carbonatgruppenhaltigen Kettenverlängerungsmitteln ist Gegenstand der EP-A 639 598. Die nach diesem Verfahren erhältlichen Produkte weisen bereits bei Temperaturen nur wenig oberhalb ihres Schmelzpunktes so niedrige Schmelzviskosi täten auf, daß erstmals eine lösemittelfreie Produktion in einfachen Rührapparaturen möglich wird. Auch die in der EP-A 720 994 beschriebenen Uretdionvernetzer, bei denen Dimerdiole zur Kettenverlängerung eingesetzt werden, besitzen für eine löse mittelfreie Herstellung ausreichend niedrige Schmelzviskositäten. Aufgrund des relativ hohen Molekulargewichtes der eingesetzten Kettenverlängerungsmittel weisen die Pro dukte beider Veröffentlichungen jedoch gegenüber denen der EP-A 45 996 nochmals erniedrigte Isocyanat-Gesamtgehalte auf.The production of uretdione powder lacquer crosslinkers using ester chain extenders containing groups or carbonate groups is the subject matter of EP-A 639 598. The products obtainable by this process already have Temperatures only slightly above their melting point, so low melt viscosities would result in solvent-free production in simple stirring equipment for the first time becomes possible. The uretdione crosslinkers described in EP-A 720 994 are also included which dimer diols are used for chain extension, have a solution medium-free production of sufficiently low melt viscosities. Because of the relative high molecular weight of the chain extenders used, the Pro products of both publications, however, compared to those of EP-A 45 996 again decreased total isocyanate levels.
Nach der Lehre der EP-A 669 353 lassen sich durch lösemittelfreie Umsetzung linearer IPDI-Dimerisate mit molar überschüssigen Mengen an Diolen und/oder Polyesterdiolen in speziellen Intensivknetern uretdiongruppenhaltige, endständig Hydroxylgruppen aufweisende Polyurethane einer mittleren Funktionalität von 2,0 herstellen. Die Mitverwendung mindestens trifunktioneller Polyole und/oder ver zweigten Polyesterpolyole ermöglicht, wie in der EP-A 825 214 bzw. der EP-A 780 417 gezeigt, sogar die Herstellung OH-endständiger Uretdionvemetzer mit Funktionalitäten zwischen 2 und 3 bzw. ≧ 3. Dem Vorteil der hohen Funktionalität steht bei diesen Polyadditionsverbindungen allerdings als Nachteil entgegen, daß die im Vernetzermolekül vorhandenen Hydroxylgruppen unter Einbrennbedingungen ebenfalls unter Urethanisierung reagieren und so den für die Vernetzung des Binde mittels zur Verfügung stehenden, intern blockierten NCO-Gehalt deutlich verringern.According to the teaching of EP-A 669 353, solvent-free implementation linear IPDI dimers with molar excess amounts of diols and / or Polyester diols in special intensive kneaders containing uretdione groups, terminal Polyurethanes containing hydroxyl groups and an average functionality of 2.0 produce. The use of at least trifunctional polyols and / or ver allows branched polyester polyols, as in EP-A 825 214 or EP-A 780 417 shown even the production of OH-terminated uretdione crosslinkers with Functionalities between 2 and 3 or ≧ 3. The advantage of high functionality is opposed to these polyaddition compounds, however, as a disadvantage that the hydroxyl groups present in the crosslinker molecule under stoving conditions also react with urethanization and so for the crosslinking of the bandage Significantly reduce by means of the available, internally blocked NCO content.
Aus der EP-A 760 380 sind Uretdionpulverlackvernetzer mit hohen latenten NCO- Gehalten auf Basis von gegebenenfalls isocyanuratgruppenhaltigen HDI-Dimerisaten bekannt. Wie auf Seite 5, Zeile 28 bis 30 und Seite 7, Zeile 7 bis 9 dieser Veröffent lichung beschrieben, führen jedoch Produkte mit zu hohem Isocyanuratgehalt bzw. Verzweigungsgrad zu Beschichtungen mit schlechten optischen und auch mecha nischen Eigenschaften. Bei der Herstellung von Polyuretdionhärtern nach EP-A 760 380 werden daher verzweigte, isocyanuratgruppenhaltige Ausgangspolyisocyanate im allgemeinen durch die Mitverwendung monofunktioneller Aufbaukomponenten weitgehend "linearisiert".From EP-A 760 380 are uretdione powder lacquer crosslinkers with high latent NCO Contained on the basis of HDI dimers which may contain isocyanurate groups known. As on page 5, lines 28 to 30 and page 7, lines 7 to 9 of this publication However, products with an excessively high isocyanurate content or Degree of branching to coatings with poor optical and also mecha niche properties. In the production of polyurethane hardeners according to EP-A 760 380 are therefore branched starting polyisocyanates containing isocyanurate groups generally through the use of monofunctional structural components largely "linearized".
Uretdion- und Isocyanuratgruppen enthaltende Polyadditionsprodukte aus einem durch Trialkylphosphin-Katalyse hergestellten IPDI-Dimerisat, Diolen und/oder di sekundären Diaminen als Kettenverlängerer und gegebenenfalls Monoalkoholen oder Monoaminen sind Gegenstand der EP-A 790 266. Diese Produkte können bei hoher Funktionalität auch relativ hohe Anteile an freien Isocyanat-Gruppen und damit einen hohen Isocyanat-Gesamtgehalt aufweisen, ihre Herstellung gelingt aufgrund des stark verzweigten Ausgangspolyisocyanates allerdings ausschließlich in orga nischer Lösung.Polyaddition products containing uretdione and isocyanurate groups from one IPDI dimerisate, diols and / or di prepared by trialkylphosphine catalysis secondary diamines as chain extenders and optionally monoalcohols or Monoamines are the subject of EP-A 790 266. These products can be used at high Functionality also relatively high proportions of free isocyanate groups and thus have a high total isocyanate content, their production succeeds due to of the highly branched starting polyisocyanate, however, exclusively in orga niche solution.
Bislang sind keine Uretdionpulverlackvernetzer bekannt, die sämtlichen An forderungen der Praxis genügen und insbesondere hohe Gesamtgehalte an Iso cyanatgruppen bei möglichst hoher Vernetzerfunktionalität aufweisen und gleich zeitig problemlos in einem einfachen Verfahren zugänglich sind.So far, no uretdione powder lacquer crosslinkers are known, all of which Requirements in practice are sufficient and in particular high total levels of iso have cyanate groups with the highest possible crosslinking functionality and the same are readily accessible in a simple process.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, uretdiongruppenhaltige PUR- Pulverlackvernetzer zur Verfügung zu stellen, die nicht die oben geschilderten Nach teile des Standes der Technik aufweisen. The object of the present invention was therefore to provide PU containing uretdione groups To provide powder coating crosslinkers that do not follow the above-mentioned have parts of the prior art.
Diese Aufgabe konnte mit der Bereitstellung der nachfolgend näher beschriebenen erfindungsgemäßen Polyadditionsverbindungen bzw. des Verfahrens zu ihrer Her stellung gelöst werden. Die nachfolgend näher beschriebenen erfindungsgemäßen Polyadditionsverbindungen basieren auf der überraschenden Beobachtung, daß sich durch Umsetzung verzweigter, Uretdion- und Isocyanuratgruppen aufweisender Polyisocyanatgemische mit molar unterschüssigen Mengen Ester- und/oder Carbo natgruppen aufweisender Polyole in einem lösemittelfreien Verfahren in einfachen Apparaturen als Pulverlackvernetzer geeignete Verbindungen herstellen lassen, die in Kombination mit handelsüblichen Pulverlackbindemitteln trotz eines hohen Gehaltes an freien Isocyanatgruppen und trotz hoher Funktionalität Beschichtungen liefern, die sich durch einen hervorragenden Verlauf und sehr hohen Glanz auszeichnen. Dies war überraschend, da nach der Lehre der EP-A 639 598 anzunehmen war, daß solche Ester- und/oder Carbonatgruppen aufweisenden Polyadditionsverbindungen nur bis zu einem Gehalt an freien Isocyanat-Gruppen von maximal 2,0 Gew.-% für den Ein satz als Pulverlackvernetzer geeignet sind, insbesondere da auch in der EP-A 760 380 (S. 7, Zeile 34 bis 40) darauf hingewiesen wird, daß Produkte mit einem zu hohen Gehalt an unblockierten Isocyanat-Gruppen aufgrund der unvermeidlichen Vorver netzung im Extruder zu Beschichtungen mit unbefriedigenden optischen Eigen schaften führen.This task could be accomplished with the provision of the below described in more detail Polyaddition compounds according to the invention or the process for their Her position to be solved. The invention described in more detail below Polyaddition compounds are based on the surprising observation that by reacting branched ones containing uretdione and isocyanurate groups Polyisocyanate mixtures with insufficient molar amounts of ester and / or carbo Polyols containing natgruppen in a solvent-free process in simple Devices suitable as powder coating crosslinkers can be produced in Combination with commercially available powder coating binders despite a high content deliver coatings of free isocyanate groups and despite high functionality, which are characterized by an excellent flow and very high gloss. this was surprising because according to the teaching of EP-A 639 598 it was to be assumed that such Polyaddition compounds containing ester and / or carbonate groups only up to to a content of free isocyanate groups of a maximum of 2.0 wt .-% for the one Set are suitable as powder coating crosslinkers, especially as also in EP-A 760 380 (P. 7, lines 34 to 40) it should be noted that products with a too high Content of unblocked isocyanate groups due to the unavoidable predecessor wetting in the extruder to form coatings with unsatisfactory optical properties lead companies.
Obwohl in der EP-A 669 354 als geeignete Ausgangsverbindung für die lösemittel freie Herstellung uretdiongruppenhaltiger Polyadditionsverbindungen in Intensiv knetern innerhalb einer langen Reihe einfacher Diole auch Hydroxypivalinsäure neopentylglykolester genannt wird, konnte der Fachmann dieser Veröffentlichung keinerlei konkreten Hinweis darauf entnehmen, daß sich verzweigte, Uretdion gruppen enthaltende Polyisocyanatgemische mit Estergruppen und/oder Carbonat gruppen enthaltenden Polyolen auch in einfachen Rührapparaturen in der Schmelze zu Uretdionpulverlackvernetzern mit sehr hohen Isocyanat-Gesamtgehalten umsetzen lassen, die trotz eines erheblichen Anteils an freien Isocyanatgruppen und hoher Funktionalität mit konventionellen Polyesterpolyolen Lackfilme von hervorragender Qualität ergeben. Vielmehr kann gezeigt werden, daß unter ausschließlicher Ver wendung von Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester als estergruppenhaltigem Kettenverlängerungsmittel hergestellte verzweigte, Uretdiongruppen enthaltende Pulverlackvernetzer mit freien Isocyanatgruppen im Gegensatz zu den erfindungsge mäßen Verfahrensprodukten zu Beschichtungen mit erheblichen Oberflächen störungen, insbesondere einem ausgeprägten Orangenschalen-Effekt führen.Although in EP-A 669 354 as a suitable starting compound for the solvent free production of polyaddition compounds containing uretdione groups in Intensiv knead hydroxypivalic acid within a long series of simple diols is called neopentylglycol ester, the person skilled in the art of this publication There is no concrete evidence to suggest that uretdione branched out group-containing polyisocyanate mixtures with ester groups and / or carbonate group-containing polyols also in simple stirring apparatus in the melt convert to uretdione powder lacquer crosslinkers with very high total isocyanate contents let that despite a significant proportion of free isocyanate groups and higher Functionality with conventional polyester polyols paint films of excellent Quality. Rather, it can be shown that under exclusive Ver Use of neopentylglycol ester of hydroxypivalate as containing ester groups Branched uretdione group-containing chain extenders Powder coating crosslinkers with free isocyanate groups in contrast to the erfindungsge moderate process products to coatings with significant surfaces disturbances, especially a pronounced orange peel effect.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Polyadditionsverbindungen, die unter
halb von 40°C in fester und oberhalb von 125°C in flüssiger Form vorliegen und
The present invention relates to polyaddition compounds which are in solid form below 40.degree. C. and in liquid form above 125.degree
- a) bei einer mittleren Isocyanatfunktionalität von 2,1 bis 8,0 einen Gehalt an freien Isocyanatgruppen (berechnet als NCO; Molekulargewicht = 42) von 2,1 bis 6,0 Gew.-%,a) with an average isocyanate functionality of 2.1 to 8.0, a content of free isocyanate groups (calculated as NCO; molecular weight = 42) of 2.1 to 6.0% by weight,
- b) einen Gehalt an Uretdiongruppen (berechnet als C2N2O2; Molekulargewicht = 84) von 10 bis 18 Gew.-%,b) a content of uretdione groups (calculated as C 2 N 2 O 2 ; molecular weight = 84) of 10 to 18% by weight,
- c) einen Gehalt an Urethangruppen (berechnet als -NH-CO-O; Molekularge wicht = 59) von 10 bis 20 Gew.-% undc) a content of urethane groups (calculated as -NH-CO-O; molecular weight weight = 59) from 10 to 20% by weight and
- d) einen Gehalt an Estergruppen -CO-O (berechnet als -CO-O; Molekularge wicht = 44) und/oder Carbonatgruppen -O-CO-O (berechnet als -CO-O; Molekulargewicht = 44) von 1 bis 17 Gew.-% aufweisend) a content of ester groups -CO-O (calculated as -CO-O; molecular weight weight = 44) and / or carbonate groups -O-CO-O (calculated as -CO-O; Molecular weight = 44) from 1 to 17% by weight
hergestellt durch Umsetzung von Uretdiongruppen enthaltenden Isocyanat komponenten einer mittleren NCO-Funktionalität von mindestens 2,1, ausgenommen reinen, durch Trialkylphosphin-Katalyse hergestellten Derivaten von 1-Isocyanato- 3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan, mit Ester- und/oder Carbonatgruppen enthaltenden Polyolen, ausgenommen Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester.produced by reacting isocyanate containing uretdione groups components with an average NCO functionality of at least 2.1, excluded pure derivatives of 1-isocyanato- 3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane, with ester and / or carbonate groups containing polyols, with the exception of neopentyl glycol hydroxypivalate.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung uretdiongruppen
haltiger Polyadditionsverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man
The invention also relates to a process for the preparation of polyaddition compounds containing uretdione groups, characterized in that
- A) Uretdiongruppen enthaltende Polyisocyanatgemische einer mittleren NCO- Funktionalität von mindestens 2,1, ausgenommen reine, durch Trialkyl phosphin-Katalyse hergestellte Derivate von 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5- isocyanatomethylcyclohexan, gegebenenfalls unter Mitverwendung vonA) polyisocyanate mixtures containing uretdione groups and having a medium NCO Functionality of at least 2.1, excluding pure, through trialkyl derivatives of 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5- produced by phosphine catalysis isocyanatomethylcyclohexane, optionally with the use of
- B) weiteren Diisocyanaten in einer Menge von bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A) und B), mitB) further diisocyanates in an amount of up to 10% by weight, based on the total weight of components A) and B), with
- C) Estergruppen und/oder Carbonatgruppen aufweisenden Polyhydroxylverbin dungen eines mittleren Molekulargewichtes von 134 bis 2000, ausgenommen Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Mitverwendung vonC) Polyhydroxyl compounds containing ester groups and / or carbonate groups Applications with an average molecular weight of 134 to 2000, except Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester, optionally with simultaneous Use of
- D) weiteren Estergruppen- und Carbonatgruppen-freien Polyhydroxylverbin dungen eines Molekulargewichtes von 62-400 in einer Menge von bis zu 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten C) und D), und/oder gegebenenfallsD) further polyhydroxyl compounds free of ester groups and carbonate groups Applications of a molecular weight of 62-400 in an amount of up to 70% by weight, based on the total weight of components C) and D), and / or where applicable
- E) weiteren gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven, monofunktionellen Verbin dungen in einer Menge von bis zu 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtge wicht der Komponenten C), D) und E),E) further isocyanate-reactive, monofunctional compound applications in an amount of up to 20 wt .-%, based on the total weight of components C), D) and E),
unter Einhaltung eines Äquivalentverhältnisses von Isocyanatgruppen zu gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen von 1,2 : 1 bis 1,8 : 1 miteinander umsetzt, wobei im übrigen Art und Mengenverhältnisse der genannten Ausgangsstoffe so gewählt werden, daß die resultierenden Verfahrensprodukte den oben unter a) bis d) ge nannten Bedingungen entsprechen.while maintaining an equivalent ratio of isocyanate groups to opposite Isocyanate reactive groups of 1.2: 1 to 1.8: 1 are reacted with one another, with im the other types and proportions of the starting materials mentioned are selected in this way be that the resulting process products the above under a) to d) ge meet the named conditions.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung dieser Polyadditionsverbin dungen als Ausgangskomponente bei der Herstellung von Polyurethankunststoffen, insbesondere als Vernetzerkomponente in Hitze-vernetzbaren Zweikomponenten- Polyurethan-Pulverlacken bei der Beschichtung beliebiger hitzeresistenter Substrate nach den Methoden der Pulverlacktechnologie.The invention also relates to the use of this polyaddition compound applications as a starting component in the manufacture of polyurethane plastics, especially as a crosslinking component in heat-crosslinkable two-component Polyurethane powder coatings for coating any heat-resistant substrate according to the methods of powder coating technology.
Ausgangsverbindungen A) für das erfindungsgemäße Verfahren sind durch Modifizierung einfacher Diisocyanate erhältliche, Uretdiongruppen enthaltende Poly isocyanatgemische, die eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,1 bis 2,7 aufweisen.Starting compounds A) for the process according to the invention are through Modification of simple diisocyanates containing uretdione groups isocyanate mixtures which have an average NCO functionality of 2.1 to 2.7.
Geeignete Diisocyanate zur Herstellung dieser Polyisocyanatgemische sind grund sätzlich solche des Molekulargewichtsbereichs 140 bis 400 mit aliphatisch, cyclo aliphatisch, araliphatisch und/oder aromatisch gebundenen Isocyanatgruppen, wie z. B. 1,4-Diisocyanatobutan, 1,6-Diisocyanatohexan (HDI), 2-Methyl-1,5-diiso cyanatopentan, 1,5-Diisocyanato-2,2-dimethylpentan, 2,2,4- bzw. 2,4,4-Trimethyl- 1,6-diisocyanatohexan, 1,10-Diisocyanatodecan, 1,3- und 1,4-Diisocyanatocyclo hexan, 1,3- und 1,4-Bis(isocyanatomethyl)-cyclohexan, 1,3-Diisocyanato-2(4)- methylcyclohexan, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyelohexan (Isophorondiisocyanat; IPDI), 1-Isocyanato-1-methyl-4(3)-isocyanatomethylcyclo hexan, 4,4'-Diisocyanatodicyclohexylmethan, 1,3- und 1,4-Phenylendiisocyanat, 1,3- und 1,4-Bis(isocyanatomethyl)-benzol, 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat sowie be liebige Gemische dieser Isomeren, Diphenylmethan-2,4'- und/oder -4,4'-diisocyanat und Naphthylen-1,5-diisocyanat sowie beliebige Gemische solcher Diisocyanate.Suitable diisocyanates for the preparation of these polyisocyanate mixtures are basic additionally those of the molecular weight range 140 to 400 with aliphatic, cyclo aliphatically, araliphatically and / or aromatically bound isocyanate groups, such as z. B. 1,4-diisocyanatobutane, 1,6-diisocyanatohexane (HDI), 2-methyl-1,5-diiso cyanatopentane, 1,5-diisocyanato-2,2-dimethylpentane, 2,2,4- or 2,4,4-trimethyl- 1,6-diisocyanatohexane, 1,10-diisocyanatodecane, 1,3- and 1,4-diisocyanatocyclo hexane, 1,3- and 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,3-diisocyanato-2 (4) - methylcyclohexane, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyelohexane (Isophorone diisocyanate; IPDI), 1-isocyanato-1-methyl-4 (3) -isocyanatomethylcyclo hexane, 4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane, 1,3- and 1,4-phenylene diisocyanate, 1,3- and 1,4-bis (isocyanatomethyl) benzene, 2,4- and 2,6-tolylene diisocyanate and be dear mixtures of these isomers, diphenylmethane-2,4'- and / or -4,4'-diisocyanate and naphthylene-1,5-diisocyanate and any mixtures of such diisocyanates.
Die als Ausgangsverbindungen A) beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Uretdiongruppen enthaltenden Polyisocyanatgemische weisen eine mittlere NCO- Funktionalität von mindestens 2,1 auf. Hieraus folgt, daß in diesen Polyisocyanatge mischen neben linearen difunktionellen Uretdionstrukturen noch weitere, mindestens trifunktionelle Polyisocyanatmoleküle vorliegen müssen. Bei diesen höher fünktionellen Bestandteilen der Polyisocyanatgemische A) handelt es sich insbe sondere um die bekannten Folgeprodukte von Diisocyanaten mit Isocyanurat-, Allo phanat-, Biuret-, Urethan- und/oder Iminooxadiazindionstruktur. The starting compounds A) used in the process according to the invention Polyisocyanate mixtures containing uretdione groups have a medium NCO Functionality of at least 2.1. It follows that in this polyisocyanate mix in addition to linear bifunctional uretdione structures still further, at least trifunctional polyisocyanate molecules must be present. With these higher functional constituents of the polyisocyanate mixtures A) are esp special about the well-known by-products of diisocyanates with isocyanurate, allo phanate, biuret, urethane and / or iminooxadiazinedione structure.
Die Herstellung der Ausgangsverbindungen A) kann nach unterschiedlichen Methoden erfolgen, denen im allgemeinen die üblichen literaturbekannten Verfahren zur Oligomerisierung einfacher Diisocyanaten zugrunde liegen, wie sie beispiels weise in J. Prakt. Chem. 336 (1994) 185-200, den DE-A'en 16 70 666, 19 54 093, 24 14 413, 24 52 532, 26 41 380, 37 00 209, 39 00 053 und 39 28 503 oder den EP- A'en 336 205, 339 396 und 798 299 beschrieben sind.The preparation of the starting compounds A) can be carried out in different ways Methods are carried out which are generally the customary processes known from the literature for the oligomerization of simple diisocyanates are based, as for example wise in J. Prakt. Chem. 336 (1994) 185-200, DE-A's 16 70 666, 19 54 093, 24 14 413, 24 52 532, 26 41 380, 37 00 209, 39 00 053 and 39 28 503 or the EP A'en 336 205, 339 396 and 798 299 are described.
Eine Möglichkeit zur Herstellung geeigneter Ausgangsverbindungen A) ist beispiels weise die direkte Oligomerisierung monomerer Diisocyanate zu Uretdiongruppen und höherfunktionelle Strukturen enthaltenden Polyisocyanatgemischen in einem Schritt, z. B. die durch Trialkylphosphine katalysierte Dimerisierung und gleich zeitige Trimerisierung zu Uretdion- und Isocyanuratgruppen aufweisenden Polyiso cyanaten (z. B. DE-A 19 34 763 oder DE-A 39 00 053).One way of preparing suitable starting compounds A) is for example wise the direct oligomerization of monomeric diisocyanates to uretdione groups and polyisocyanate mixtures containing higher functional structures in one Step, e.g. B. the dimerization catalyzed by trialkylphosphines and the same early trimerization to give polyiso containing uretdione and isocyanurate groups cyanates (e.g. DE-A 19 34 763 or DE-A 39 00 053).
Geeignete Ausgangsverbindungen A) lassen sich aber auch nach beliebigen mehr stufigen Verfahren erhalten, bei denen Uretdionbildung und Modifizierung zu höher funktionellen Strukturen nacheinander in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden. Beispiele für diese Art der Reaktionsführung sind z. B. die in US 5 461 135 beschriebene katalytische Dimerisierung monomerer Diisocyanate und anschließende Umsetzung des Reaktionsgemisches mit Alkoholen zu Uretdion- und Allophanat gruppen enthaltenden Polyisocyanaten oder die in WO 99/07765 beschriebene thermische Dimerisierung mit anschließender katalytischer Trimerisierung zu Uretdion- und Isocyanuratgruppen aufweisenden Polyisocyanaten.Suitable starting compounds A) can, however, also be any more obtained step procedures in which uretdione formation and modification to higher functional structures carried out one after the other in any order will. Examples of this type of reaction are, for. That in U.S. 5,461,135 described catalytic dimerization of monomeric diisocyanates and subsequent Implementation of the reaction mixture with alcohols to form uretdione and allophanate group-containing polyisocyanates or those described in WO 99/07765 thermal dimerization with subsequent catalytic trimerization Polyisocyanates containing uretdione and isocyanurate groups.
Besonders geeignete Ausgangsverbindungen A) stellen daneben auch physikalische Abmischungen von separat, beispielsweise nach den obengenannten literaturbe kannten Verfahren, hergestellten Uretdiongruppen enthaltenden Polyisocyanaten mit beliebigen höherfunktionellen Polyisocyanaten, beispielsweise solchen vom Iso cyanurat-, Allophanat-, Biuret-, Urethan- und/oder Iminooxadiazindiontyp, dar. In addition, particularly suitable starting compounds A) are physical ones Mixtures of separately, for example according to the abovementioned literature known processes, produced with polyisocyanates containing uretdione groups any higher functional polyisocyanates, for example those from Iso cyanurate, allophanate, biuret, urethane and / or iminooxadiazinedione type.
Die als Ausgangsverbindungen A) für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzten Uretdiongruppen enthaltenden Polyisocyanatgemische, werden im allgemeinen un mittelbar im Anschluß an ihre oben beschriebene Herstellung durch Modifizierung einfacher Diisocyanate nach bekannten Methoden, beispielsweise durch Dünn schichtdestillation oder Extraktion, vom nicht umgesetzten Diisocyanatüberschuß be freit. Sie weisen daher in der Regel Restgehalte an monomeren Diisocyanaten von weniger als 5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 2 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 1 Gew.-%, auf.The starting compounds A) used for the process according to the invention Polyisocyanate mixtures containing uretdione groups are generally un indirectly following their production as described above by modification simple diisocyanates by known methods, for example by thin layer distillation or extraction, from the unreacted excess diisocyanate be Friday. They therefore usually have residual levels of monomeric diisocyanates less than 5% by weight, preferably less than 2% by weight, particularly preferred less than 1% by weight.
Unabhängig vom gewählten Herstellverfahren kommen beim erfindungsgemäßen Verfahren als Ausgangskomponenten A) Uretdiongruppen enthaltende Polyiso cyanatgemische, mit einem Gehalt an Uretdionstrukturen von 10 bis 25 Gew.-%, vor zugsweise von 12 bis 23 Gew.-%, besonders bevorzugt von 14 bis 20 Gew.-%, und einer mittleren Funktionalität von 2,1 bis 2,7, vorzugsweise von 2,1 bis 2,5, be sonders bevorzugt von 2,1 bis 2,3, zum Einsatz.Regardless of the manufacturing process chosen, the invention Process as starting components A) Polyiso containing uretdione groups cyanate mixtures with a content of uretdione structures of 10 to 25% by weight preferably from 12 to 23% by weight, particularly preferably from 14 to 20% by weight, and an average functionality of 2.1 to 2.7, preferably from 2.1 to 2.5, be especially preferred from 2.1 to 2.3.
Bevorzugte Ausgangsverbindungen A) sind dabei Uretdion- und Isocyanurat- und/oder Biuretgruppen enthaltende Polyisocyanatgemische auf Basis von Diiso cyanaten mit aliphatisch und/oder cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen der oben beispielhaft genannten Art oder deren Gemische. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Uretdion- und Isocyanuratgruppen enthaltenden Polyisocyanatge mischen auf Basis von HDI und/oder IPDI.Preferred starting compounds A) are uretdione and isocyanurate and / or polyisocyanate mixtures containing biuret groups and based on diiso cyanates with aliphatically and / or cycloaliphatically bonded isocyanate groups type mentioned above by way of example or mixtures thereof. That is particularly preferred Use of polyisocyanates containing uretdione and isocyanurate groups mix based on HDI and / or IPDI.
Die Verwendung von reinen, durch Trialkylphosphin-Katalyse hergestellten Derivaten von IPDI als alleinige Ausgangsverbindung A) ist beim erfindungsge mäßen Verfahren ausgenommen.The use of pure, prepared by trialkylphosphine catalysis Derivatives of IPDI as the sole starting compound A) is in the erfindungsge exempted from normal procedures.
Gegebenenfalls können beim erfindungsgemäßen Verfahren weitere Diisocyanate B) mitverwendet werden. Hierbei handelt es sich beispielsweise um die oben beschrie benen, zur Herstellung der Ausgangsverbindungen A) geeigneten Diisocyanate mit aliphatisch, cycloaliphatisch, araliphatisch und/oder aromatisch gebundenen Iso cyanatgruppen. Diese Diisocyanate B) werden, falls überhaupt, in Mengen von bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A) und B) mitverwendet. Bevorzugte Diisocyanate B), wie sie gegebe nenfalls beim erfindungsgemäßen Verfahren mitverwendet werden können, stellen Diisocyanate mit cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen dar. Besonders be vorzugt ist die Verwendung von 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl cyclohexan und/oder 4,4'-Diisocyanatodicyclohexylmethan.If necessary, further diisocyanates B) can be used in the process according to the invention can also be used. This is, for example, the one described above benen, for the preparation of the starting compounds A) with suitable diisocyanates aliphatically, cycloaliphatically, araliphatically and / or aromatically bound iso cyanate groups. These diisocyanates B) are, if at all, in amounts of up to 10% by weight, preferably up to 5% by weight, based on the total weight of the Components A) and B) are also used. Preferred diisocyanates B) as given may also be used in the process according to the invention Diisocyanates with cycloaliphatically bonded isocyanate groups represent. Especially be The use of 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl is preferred cyclohexane and / or 4,4'-diisocyanatodicyclohexyl methane.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kommen Estergruppen und/oder Carbonat gruppen aufweisende Polyhydroxylverbindungen C) mit Ausnahme von Hydroxy pivalinsäureneopentylglykolester zum Einsatz, die ein mittleres, aus Funktionalität und Hydroxylzahl berechenbares Molekulargewicht von 134 bis 2000, vorzugsweise 176 bis 1200, und eine mittlere OH-Funktionalität von 2,0 bis 4,0, vorzugsweise von 2,0 bis 3,0, aufweisen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um die an sich be kannten Esteralkohole oder Esteralkohol-Gemische, wie sie sich z. B. durch Um setzung von mehrwertigen Alkoholen mit unterschüssigen Mengen an mehrwertigen Carbonsäuren, entsprechenden Carbonsäureanhydriden, entsprechenden Polycarbon säureestern von niederen Alkoholen oder Lactonen herstellen lassen.In the process according to the invention, there are ester groups and / or carbonate group-containing polyhydroxyl compounds C) with the exception of hydroxy pivalic acid neopentylglycol ester used, which has an average functionality and hydroxyl number calculable molecular weight from 134 to 2000, preferably 176 to 1200, and an average OH functionality of 2.0 to 4.0, preferably of 2.0 to 3.0. These are, for example, the be knew ester alcohols or ester alcohol mixtures, as they are z. B. by Um Settlement of polyhydric alcohols with insufficient amounts of polyhydric alcohols Carboxylic acids, corresponding carboxylic acid anhydrides, corresponding polycarbonate make acid esters of lower alcohols or lactones.
Zur Herstellung dieser Esteralkohole geeignete mehrwertige Alkohole sind insbeson dere solche des Molekulargewichtsbereiches 62 bis 400 wie z. B. 1,2-Ethandiol, 1,2- und 1,3-Propandiol, die isomeren Butandiole, Pentandiole, Hexandiole, Heptandiole und Octandiole, 1,2- und 1,4-Cyclohexandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol, 4,4'-(1- Methylethyliden)-biscyclohexanol, 1,2,3-Propantriol, 1,1,1-Trimethylolethan, 1,2,6- Hexantriol, 1,1,1 -Trimethylolpropan, 2,2-Bis(hydroxymethyl)-1,3-propandiol oder 1,3,5-Tris(2-hydroxyethyl)-isocyanurat.For the preparation of these ester alcohols suitable polyhydric alcohols are in particular those of the molecular weight range 62 to 400 such as. B. 1,2-ethanediol, 1,2- and 1,3-propanediol, the isomeric butanediols, pentanediols, hexanediols, heptanediols and octanediols, 1,2- and 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 4,4 '- (1- Methylethylidene) biscyclohexanol, 1,2,3-propanetriol, 1,1,1-trimethylolethane, 1,2,6- Hexanetriol, 1,1,1-trimethylolpropane, 2,2-bis (hydroxymethyl) -1,3-propanediol or 1,3,5-tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate.
Die zur Herstellung der Esteralkohole verwendeten Säuren oder Säurederivate können aliphatischer, cycloaliphatischer, aromatischer und/oder heteroaromatischer Natur sein und gegebenenfalls, z. B. durch Halogenatome, substituiert und/oder unge sättigt sein. Beispiele geeigneter Säuren sind beispielsweise mehrwertige Carbon säuren des Molekulargewichtsbereiches 118 bis 300 oder deren Derivate wie bei spielsweise Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Trimellithsäure, Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäure, Maleinsäure, Malein säureanhydrid, dimere und trimere Fettsäuren, Terephthalsäuredimethylester und Terephthalsäure-bis-glykolester.The acids or acid derivatives used to make the ester alcohols can be aliphatic, cycloaliphatic, aromatic and / or heteroaromatic Be nature and optionally, e.g. B. by halogen atoms, substituted and / or unge be full. Examples of suitable acids are, for example, polyvalent carbon acids of the molecular weight range 118 to 300 or their derivatives as in for example succinic acid, adipic acid, sebacic acid, phthalic acid, isophthalic acid, Trimellitic acid, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic acid, maleic acid, maleic acid anhydride, dimeric and trimeric fatty acids, terephthalic acid dimethyl ester and Terephthalic acid bis-glycol ester.
Zur Herstellung der Esteralkohole können auch Gemische der beispielhaft genannten Ausgangsverbindungen eingesetzt werden. Weiterhin ist es möglich beim erfin dungsgemäßen Verfahren Gemische verschiedener Esteralkohole der genannten Art zu verwenden.Mixtures of the examples mentioned can also be used to prepare the ester alcohols Starting compounds are used. It is also possible with the erfin according to the method mixtures of different ester alcohols of the type mentioned to use.
Bevorzugt kommen beim erfindungsgemäßen Verfahren als Ausgangskomponente C) Esterpolyole zum Einsatz, wie sie sich in an sich bekannter Weise aus Lactonen und einfachen mehrwertigen Alkoholen als Startermolekülen unter Ringöffnung her stellen lassen.Preference is given to starting components in the process according to the invention C) Ester polyols are used, as they are in a manner known per se from lactones and simple polyhydric alcohols as starter molecules with ring opening let ask.
Geeignete Lactone zur Herstellung dieser Esterpolyole sind beispielsweise β-Pro piolacton, γ-Butyrolacton, δ-Valerolaleron, ε-Caprolaprolacton, 3,5,5- und 3,3,5-Tri methylcaprolacton oder beliebige Gemische solcher Lactone. Als Startermoleküle dienen beispielsweise die oben beispielhaft genannten mehrwertigen Alkohole des Molekulargewichtsbereichs 62 bis 400 oder beliebige Gemische dieser Alkohole.Suitable lactones for the production of these ester polyols are, for example, β-Pro piolactone, γ-butyrolactone, δ-valerolalerone, ε-caprolaprolactone, 3,5,5- and 3,3,5-tri methylcaprolactone or any mixtures of such lactones. As starter molecules serve, for example, the polyhydric alcohols mentioned above by way of example Molecular weight range 62 to 400 or any mixtures of these alcohols.
Besonders bevorzugte Estergruppen aufweisende Polyhydroxylverbindungen C) für das erfindungsgemäße Verfahren sind Esterdiole des obengenannten Molekularge wichtsbereiches, insbesondere solche auf Basis von ε-Caprolacton.Particularly preferred polyhydroxyl compounds C) containing ester groups for the process according to the invention are ester diols of the abovementioned molecular weight weight range, especially those based on ε-caprolactone.
Ausgangsverbindungen C) für das erfindungsgemäße Verfahren stellen auch Car bonatgruppen aufweisende Polyhydroxylverbindungen dar. Hierbei handelt es sich um Carbonatalkohole der an sich bekannten Art, wie sie beispielsweise durch Um setzung der oben beispielhaft genannten mehrwertigen Alkohole des Molekularge wichtsbereiches 62 bis 400 mit Diarylcarbonaten, wie z. B. Diphenylcarbonat, Phosgen oder bevorzugt cyclischen Carbonaten, wie z. B. Trimethylencarbonat oder 2,2-Dimethyl-trimethylencarbonat (Neopentylglykolcarbonat, NPC) oder Gemischen solcher cyclischen Carbonate, erhalten werden können. Besonders bevorzugte Carbo natalkohole sind solche, die aus den genannten mehrwertigen, insbesondere zwei wertigen Alkoholen als Startermolekül und NPC unter Ringöffnung hergestellt werden können.Starting compounds C) for the process according to the invention are also provided by Car polyhydroxyl compounds containing carbonate groups. These are to carbonate alcohols of the type known per se, such as, for example, by Um setting of the polyhydric alcohols mentioned above by way of example weight range 62 to 400 with diaryl carbonates, such as. B. diphenyl carbonate, Phosgene or preferably cyclic carbonates, such as. B. trimethylene carbonate or 2,2-dimethyl-trimethylene carbonate (neopentyl glycol carbonate, NPC) or mixtures such cyclic carbonates can be obtained. Particularly preferred carbo Natural alcohols are those obtained from the polyvalent ones mentioned, especially two hydric alcohols as starter molecules and NPCs produced with ring opening can be.
Als Ausgangsverbindungen C) für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich daneben auch Estergruppen- und Carbonatgruppen aufweisende Polyhydroxylver bindungen. Solche Estercarbonatalkohole sind beispielsweise gemäß der Lehre der DE-A 17 70 245 durch Umsetzung der oben beispielhaft genannten mehrwertigen Alkohole des Molekulargewichtsbereiches 62 bis 400 mit Lactonen der oben bei spielhaft genannten Art, insbesondere ε-Caprolacton und anschließende Reaktion der dabei entstehenden Esteralkohole mit Diphenylcarbonat herstellbar. Bevorzugt kommen jedoch Estercarbonatalkohole zum Einsatz, wie sie sich durch Umsetzung der genannten mehrwertigen Alkohole mit Mischungen von Lactonen und cyclischen Carbonaten unter Ringöffnung erhalten lassen.Suitable starting compounds C) for the process according to the invention are in addition, polyhydroxyl compounds containing ester groups and carbonate groups ties. Such ester carbonate alcohols are, for example, according to the teaching of DE-A 17 70 245 by reacting the polyvalent ones mentioned above by way of example Alcohols of the molecular weight range 62 to 400 with lactones of the above type mentioned playfully, in particular ε-caprolactone and subsequent reaction the resulting ester alcohols can be produced with diphenyl carbonate. Preferred however, ester carbonate alcohols are used, as they are due to conversion of the polyhydric alcohols mentioned with mixtures of lactones and cyclic alcohols Allow carbonates to be obtained with ring opening.
Die Herstellung der vorstehend beschriebenen, bevorzugt beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Esteralkohole, Carbonatalkohole und Estercarbonatalkohole durch ringöffnende Polymerisation, erfolgt im allgemeinen in Gegenwart von Kataly satoren wie beispielsweise Lewis- oder Brönstedt-Säuren, organischen Zinn- oder Titanverbindungen bei Temperaturen von 20 bis 200°C, vorzugsweise 50 bis 160°C.The preparation of the above-described, preferably in the case of the invention Process used ester alcohols, carbonate alcohols and ester carbonate alcohols by ring-opening polymerization, generally takes place in the presence of catalyst Sators such as Lewis or Brönsted acids, organic tin or Titanium compounds at temperatures of 20 to 200 ° C, preferably 50 to 160 ° C.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren können gegebenenfalls Gemische der beispiel haft genannten Esteralkohole, Carbonatalkohole und Estercarbonatalkohole als Aus gangskomponente C) zum Einsatz gelangen.In the process according to the invention, mixtures of the examples can optionally be used Haft mentioned ester alcohols, carbonate alcohols and ester carbonate alcohols as Aus gear component C) are used.
Gegebenenfalls können beim erfindungsgemäßen Verfahren auch Estergruppen- und Carbonatgruppen-freie Polyhydroxylverbindungen D) des Molekulargewichtsbe reiches 62 bis 400 mitverwendet werden. Hierbei handelt es sich beispielsweise um die oben bei der Herstellung der Esteralkohole beschriebenen einfachen mehrwerti gen Alkohole oder beliebige Gemische dieser Alkohole. Estergruppen- und Carbonatgruppen-freie Alkohole D) werden, falls überhaupt, in Mengen von bis zu 70 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der Ausgangskomponenten C) und D) mitverwendet. Für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Gemische aus Aus gangskomponenten C) und D) resultieren beispielsweise auch dann, wenn die als Ausgangsmaterial eingesetzten mehrwertigen Alkohole der beispielhaft genannten Art mit unterschüssigen Mengen an Säuren bzw. Säurederivaten, Diarylcarbonaten oder cyclischen Carbonaten der beispielhaft genannten Art oder Phosgen nur teil weise in Estergruppen und/oder Carbonatgruppen aufweisende Polyhydroxylverbin dungen überführt werden.If appropriate, ester groups and can also be used in the process according to the invention Carbonate group-free polyhydroxyl compounds D) of the molecular weight be A rich 62 to 400 can also be used. These are, for example the simple polyvalents described above for the preparation of the ester alcohols gen alcohols or any mixtures of these alcohols. Ester groups and Carbonate group-free alcohols D) are, if at all, in amounts of up to 70% by weight based on the total amount of starting components C) and D) used. Mixtures of Aus suitable for the process according to the invention output components C) and D) also result, for example, when the as Starting material used polyhydric alcohols of the examples mentioned Type with insufficient amounts of acids or acid derivatives, diaryl carbonates or cyclic carbonates of the type mentioned by way of example or phosgene only partially wise in ester groups and / or carbonate groups containing polyhydroxyl compounds applications are transferred.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren können gegebenenfalls noch weitere gegenüber Isocyanatgruppen reaktive, monofunktionelle Verbindungen E) mitverwendet werden. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einfache aliphatische bzw. cyclo aliphatische Monoalkohole, wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n- Butanol, Isobutanol, sec-Butanol, die isomeren Pentanole, Hexanole, Octanole und Nonanole, n-Decanol, n-Dodecanol, n-Tetradecanol, n-Hexadecanol, n-Octadecanol. Cyclohexanol, die isomeren Methylcyclohexanole und Hydroxymethylcyclohexan. Etheralkohole, wie 2-Methoxyethanol, 2-Ethoxyethanol, 2-Propoxyethanol, 2-Butoxyethanol, Diethylenglykol-monomethylether, Diethylenglykol-monoethyl ether, Diethylenglykol-monobutylether, 3-Methoxy-1-butanol und Glycerin-1,3-di ethylether, oder Esteralkohole, wie Hydroxyethylacetat, Butylglycolat, Ethyllactat, Glycerindiacetat oder solche, wie sie sich durch Umsetzung der genannten Mono alkohole mit Lactonen erhalten lassen.In the case of the method according to the invention, additional options can optionally be used Isocyanate-reactive, monofunctional compounds E) are also used will. These are, for example, simple aliphatic or cyclo aliphatic monoalcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n- Butanol, isobutanol, sec-butanol, the isomeric pentanols, hexanols, octanols and Nonanols, n-decanol, n-dodecanol, n-tetradecanol, n-hexadecanol, n-octadecanol. Cyclohexanol, the isomeric methylcyclohexanols and hydroxymethylcyclohexane. Ether alcohols such as 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-propoxyethanol, 2-butoxyethanol, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, 3-methoxy-1-butanol and glycerol-1,3-di ethyl ether, or ester alcohols such as hydroxyethyl acetate, butyl glycolate, ethyl lactate, Glycerol diacetate or such as can be obtained by implementing the mono mentioned get alcohols with lactones.
Diese monofunktionellen Verbindungen E) kommen gegebenenfalls in Mengen von bis zu 20 Gew.-%, vorzugsweise 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der gegenüber Isocyanaten reaktiven Ausgangsverbindungen C), D) und E) zum Einsatz. These monofunctional compounds E) optionally come in amounts of up to 20% by weight, preferably 15% by weight, based on the total weight of the isocyanate-reactive starting compounds C), D) and E) are used.
Bevorzugte Ausgangsverbindungen E) für das erfindungsgemäße Verfahren sind die einfachen aliphatischen oder cycloaliphatischen Monoalkohole der genannten Art.Preferred starting compounds E) for the process according to the invention are simple aliphatic or cycloaliphatic monoalcohols of the type mentioned.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Uretdiongruppen enthaltenden Polyisocyanatgemische A), gegebenenfalls unter Mitverwendung weiterer Diisocyanate B) mit Estergruppen und/oder Carbonatgruppen aufweisenden Polyhydroxylverbindungen C), gegebenenfalls unter Mitverwendung weiterer Ester gruppen- und Carbonatgruppen-freier Polyhydroxylverbindungen D) und gegebenen falls weiteren gegenüber Isocyanaten reaktiven, monofunktionellen Verbindungen E) in dem genannten Äquivalent-Verhältnis von Isocyanatgruppen zu gegenüber Iso cyanaten reaktiven Gruppen von 1,2 : 1 bis 1,8 : 1, vorzugsweise 1,25 : 1 bis 1,6 : 1 bei einer Reaktionstemperatur von 40 bis 200°C, besonders bevorzugt von 60 bis 180°C, vorzugsweise bis zum Erreichen des theoretisch errechneten NCO-Gehaltes umge setzt.To carry out the method according to the invention, the uretdione groups containing polyisocyanate mixtures A), optionally with concomitant use further diisocyanates B) with ester groups and / or carbonate groups Polyhydroxyl compounds C), optionally with the use of other esters group and carbonate group-free polyhydroxyl compounds D) and given if other isocyanate-reactive, monofunctional compounds E) in the mentioned equivalent ratio of isocyanate groups to versus iso cyanate reactive groups from 1.2: 1 to 1.8: 1, preferably 1.25: 1 to 1.6: 1 a reaction temperature of 40 to 200 ° C, particularly preferably from 60 to 180 ° C, preferably vice versa until the theoretically calculated NCO content is reached puts.
Dabei werden im übrigen Art und Mengenverhältnisse der genannten Aus gangskomponenten im Rahmen der gemachten Angaben so gewählt, daß die resul tierenden Polyadditionsverbindungen den oben unter a) bis d) gemachten Angaben entsprechen, wobei (a) die Polyadditionsverbindungen vorzugsweise eine mittlere Funktionalität von 2,3 bis 6,0, besonders bevorzugt von 2,5 bis 5,0 und einen Gehalt an freien Isocyanatgruppen von vorzugsweise 2,2 bis 5,0 Gew.-%, besonders bevor zugt 2,4 bis 4,0 Gew.-%, aufweisen und (b) der Gehalt an Uretdiongruppen vorzugs weise 11 bis 17 Gew.-%, besonders bevorzugt 12 bis 16 Gew.-%, (c) der Gehalt an Urethangruppen vorzugsweise 12 bis 19 Gew.-%, besonders bevorzugt 14 bis 18 Gew.-% und (d) der Gehalt an Carbonsäureestergruppen und/oder Carbonatgruppen vorzugsweise 2 bis 12 Gew.-%, besonders bevorzugt 3 bis 10 Gew.-% beträgt, und wobei die Polyadditionsverbindungen unterhalb 40°C fest und oberhalb 125°C flüssig sind, insbesondere einen nach der Differential-Thermoanalyse (DTA) be stimmten Schmelzpunkt bzw. Schmelzbereich aufweisen, der innerhalb eines Tempe raturbereiches von 40 bis 110°C, besonders bevorzugt innerhalb des Temperaturbe reiches von 50 bis 100°C liegt. In the rest of the nature and proportions of the mentioned Aus gear components selected within the framework of the information provided so that the result tating polyaddition compounds the information given above under a) to d) correspond, with (a) the polyaddition compounds preferably a medium one Functionality from 2.3 to 6.0, particularly preferably from 2.5 to 5.0 and a content of free isocyanate groups of preferably 2.2 to 5.0% by weight, particularly before added 2.4 to 4.0% by weight, and (b) the content of uretdione groups is preferred wise 11 to 17 wt .-%, particularly preferably 12 to 16 wt .-%, (c) the content Urethane groups preferably 12 to 19% by weight, particularly preferably 14 to 18 % By weight and (d) the content of carboxylic acid ester groups and / or carbonate groups is preferably 2 to 12% by weight, particularly preferably 3 to 10% by weight, and the polyaddition compounds being solid below 40.degree. C. and above 125.degree are liquid, especially a differential thermal analysis (DTA) be have a correct melting point or melting range that is within a tempe temperature range from 40 to 110 ° C, particularly preferably within the Temperaturbe range from 50 to 100 ° C.
Die erfindungsgemäßen Uretdiongruppen aufweisenden Polyadditionsprodukte zeich nen sich bereits bei Temperaturen nur wenig oberhalb ihres Schmelzpunktes bzw. Schmelzbereiches durch sehr niedrige Schmelzviskositäten aus. Sie lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr einfach in der Schmelze bei Temperaturen unterhalb der Rückspalttemperatur von Uretdiongruppen herstellen. Obwohl beim er findungsgemäßen Verfahren die Isocyanatkomponenten in einem molaren Überschuß bezogen auf die Polyolkomponenten eingesetzt werden, fallen die erfindungsgemäßen Verfahrensprodukte daher im allgemeinen monomerenarm, d. h. mit Gehalten an mono meren Diisocyanaten von im allgemeinen weniger als 1,0 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 0,3 Gew.-% an.The polyaddition products according to the invention containing uretdione groups drawing can even at temperatures just a little above their melting point or Melting range is characterized by very low melt viscosities. You let yourself go the process according to the invention very easily in the melt at temperatures produce below the cleavage temperature of uretdione groups. Although with him inventive method, the isocyanate components in a molar excess based on the polyol components are used, fall those according to the invention Process products therefore generally have a low monomer content, i. H. with contents of mono meren diisocyanates of generally less than 1.0% by weight, preferably less than 0.5% by weight, particularly preferably less than 0.3% by weight.
Die Umsetzung kann auch in speziellen Apparaturen, wie z. B. Intensivknetern oder statischen Mischern, bei Temperaturen im Rückspaltbereich von Uretdionen durchge führt werden, ohne daß in größerem Maße ein Anstieg an monomeren Diisocyanaten zu beobachten ist, wenn dabei ausreichend kurze Reaktionszeiten, von beispielsweise weniger als 5 Minuten, eingehalten werden.The implementation can also be carried out in special equipment, such as B. intensive kneaders or static mixers, passed through at temperatures in the gap area of uretdione leads to without a major increase in monomeric diisocyanates is observed if there are sufficiently short response times, for example less than 5 minutes.
Selbstverständlich kann die Umsetzung gegebenenfalls auch in einem geeigneten, ge genüber Isocyanatgruppen inerten Lösemittel durchgeführt werden. Geeignete Löse mittel für diese weniger bevorzugte Vorgehensweise sind beispielsweise die an sich be kannten üblichen Lacklösemittel wie z. B. Ethylacetat, Butylacetat, Ethylenglykol monomethyl- oder -ethyletheracetat, 1-Methoxypropyl-2-acetat, 2-Butanon, 4-Methyl- 2-pentanon, Cyclohexanon, Toluol, oder deren Gemische, aber auch Lösemittel wie Propylenglykoldiacetat, Diethylenglykoldimethylether, Diethylenglykolethyl- und -butyletheracetat, N-Methylpyrrolidon und N-Methylcaprolactam, oder Gemische solcher Lösemittel.Of course, the reaction can optionally also in a suitable, ge Solvents which are inert towards isocyanate groups can be carried out. Suitable solutions means for this less preferred procedure are, for example, the per se be knew common paint solvents such as. B. ethyl acetate, butyl acetate, ethylene glycol monomethyl or ethyl ether acetate, 1-methoxypropyl-2-acetate, 2-butanone, 4-methyl 2-pentanone, cyclohexanone, toluene, or mixtures thereof, but also solvents such as Propylene glycol diacetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl and -butyl ether acetate, N-methylpyrrolidone and N-methylcaprolactam, or mixtures such solvent.
Diese gegebenenfalls mitverwendeten Lösemittel werden nach erfolgter Umsetzung mit Hilfe geeigneter Methoden, beispielsweise durch Ausfällen und einfaches Ab saugen, Sprühtrocknung oder Schmelzextrusion in einer Ausdampfschnecke, vom er findungsgemäßen Verfahrensprodukt abgetrennt.These solvents, which may also be used, are removed after the reaction has taken place with the help of suitable methods, for example by failure and simple ab suction, spray drying or melt extrusion in an evaporation screw, from the he inventive process product separated.
Zur Beschleunigung der Urethanisierungsreaktion können beim erfindungsgemäßen Verfahren die üblichen aus der Polyurethanchemie bekannten Katalysatoren eingesetzt werden, beispielsweise tert. Amine wie Triethylamin, Pyridin, Methylpyridin, Benzyl dimethylamin, N,N-Endoethylenpiperazin, N-Methylpiperidin, Pentamethyldiethylen triamin, N,N-Dimethylaminocyclohexan, N,N'-Dimethylpiperazin oder Metallsalze wie Eisen(III)-chlorid, Zinkchlorid, Zink-2-ethylcaproat, Zinn(II)-octoat, Zinn(II)-ethyl caproat, Zinn(II)-palmitat, Dibutylzinn(IV)-dilaurat und Molybdänglykolat.To accelerate the urethanization reaction can in the invention Process the customary catalysts known from polyurethane chemistry are used be, for example tert. Amines such as triethylamine, pyridine, methylpyridine, benzyl dimethylamine, N, N-endoethylene piperazine, N-methylpiperidine, pentamethyldiethylene triamine, N, N-dimethylaminocyclohexane, N, N'-dimethylpiperazine or metal salts such as Iron (III) chloride, zinc chloride, zinc 2-ethylcaproate, tin (II) octoate, tin (II) ethyl caproate, tin (II) palmitate, dibutyltin (IV) dilaurate and molybdenum glycolate.
Diese Katalysatoren kommen gegebenenfalls in Mengen von 0,001 bis 2,0 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 0,2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der verwendeten Aus gangsverbindungen zum Einsatz.These catalysts come optionally in amounts of 0.001 to 2.0 wt .-%, preferably 0.01 to 0.2% by weight, based on the total amount of Aus used connections to use.
Die erfindungsgemäßen Polyadditionsverbindungen stellen wertvolle Ausgangsmate rialien zur Herstellung von Polyurethankunststoffen nach dem Isocyanat-Polyadditions verfahren dar. Sie finden insbesondere Verwendung als Vernetzerkomponente in hitze härtbaren blockierungsmittelfreien PUR-Pulverlacken.The polyaddition compounds according to the invention are valuable starting materials rials for the production of polyurethane plastics after the isocyanate polyaddition process. They are used in particular as a crosslinking component in heat curable, blocking agent-free PUR powder coatings.
Geeignete Reaktionspartner für die erfindungsgemäßen Polyadditionsverbindungen sind dabei grundsätzlich die aus der Pulverlack-Technologie bekannten Bindemittel mit gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Gruppen, wie z. B. Hydroxyl-, Carboxyl-, Amino-, Thiol-, Urethan- oder Harnstoffgruppen. Bevorzugt kommen hydroxyfunk tionelle Pulverlackbindemittel zum Einsatz, die unterhalb 40°C fest und oberhalb 130°C flüssig sind. Die Erweichungstemperaturen dieser hydroxyfunktionellen Harze - bestimmt nach der Differential-Thermoanalyse (DTA) - liegen vorzugsweise inner halb des Temperaturbereiches von 30 bis 120°C, besonders bevorzugt innerhalb des Temperaturbereiches von 35 bis 110°C. Suitable reactants for the polyaddition compounds according to the invention are basically the binders known from powder coating technology isocyanate-reactive groups such. B. hydroxyl, carboxyl, Amino, thiol, urethane or urea groups. Hydroxyfunk is preferred tional powder coating binders are used that are fixed below 40 ° C and above 130 ° C are liquid. The softening temperatures of these hydroxy functional resins - determined by differential thermal analysis (DTA) - are preferably internal half of the temperature range from 30 to 120 ° C, particularly preferably within the Temperature range from 35 to 110 ° C.
Ihre Hydroxylzahlen liegen zwischen 20 und 200, vorzugsweise zwischen 30 und 130 und ihr mittleres (aus der Funktionalität und dem Hydroxylgehalt errechenbares) Mole kulargewicht im allgemeinen zwischen 400 und 10 000, vorzugsweise zwischen 1000 und 5000.Their hydroxyl numbers are between 20 and 200, preferably between 30 and 130 and their mean mole (which can be calculated from the functionality and the hydroxyl content) Cell weight generally between 400 and 10,000, preferably between 1,000 and 5000.
Derartige Pulverlackbindemittel sind beispielsweise hydroxylgruppenhaltige Polyester, Polyacrylate oder Polyurethane, wie sie in den obengenannten Veröffentlichungen des Standes der Technik, z. B. der EP-A 45 998, oder der EP-A 254 152 beschrieben sind, aber auch beliebige Mischungen solcher Harze.Such powder coating binders are, for example, hydroxyl-containing polyesters, Polyacrylates or polyurethanes, as described in the above-mentioned publications of the Prior art, e.g. B. EP-A 45 998, or EP-A 254 152 are described, but also any mixtures of such resins.
Zur Herstellung eines gebrauchsfertigen Pulverlacks werden die erfindungsgemäßen Polyadditionsverbindungen mit geeigneten hydroxyfunktionellen Pulverlackbinde mitteln gemischt, gegebenenfalls mit weiteren Hilfs- und Zusatzmitteln, wie z. B. Kata lysatoren, Pigmenten, Füllstoffen oder Verlaufsmitteln versetzt, und beispielsweise in Extrudern oder Knetern oberhalb des Schmelzbereichs der Einzelkomponenten, bei spielsweise 70 bis 130°C, vorzugsweise 70 bis 110°C, zu einem homogenen Material vereinigt.To produce a ready-to-use powder coating, the Polyaddition compounds with suitable hydroxy-functional powder coating binders mixed agents, optionally with other auxiliaries and additives, such as. B. Kata lysers, pigments, fillers or leveling agents added, and for example in Extruders or kneaders above the melting range of the individual components for example 70 to 130 ° C, preferably 70 to 110 ° C, to a homogeneous material united.
Die erfindungsgemäßen Polyadditionsverbindungen und die hydroxyfunktionellen Bindemittel kommen hierbei in solchen Mengenverhältnissen zum Einsatz, daß auf jede Hydroxylgruppe 0,6 bis 1,4, vorzugsweise 0,8 bis 1,2 Isocyanatgruppen entfallen, wobei unter Isocyanatgruppen bei den erfindungsgemäßen Polyadditionsverbindungen die Summe aus in dimerer Form als Uretdiongruppen vorliegenden Isocyanatgruppen und freien Isocyanatgruppen verstanden wird.The polyaddition compounds according to the invention and the hydroxy-functional ones Binders are used in such proportions that each hydroxyl group 0.6 to 1.4, preferably 0.8 to 1.2 isocyanate groups are omitted, where among isocyanate groups in the polyaddition compounds according to the invention the sum of isocyanate groups present in dimeric form as uretdione groups and free isocyanate groups is understood.
Bei den gegebenenfalls zur Beschleunigung der Aushärtung mitzuverwendenden Kata lysatoren handelt es sich beispielsweise um die üblichen, aus der Polyurethanchemie bekannten Verbindungen, wie sie schon oben beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Reaktionsbeschleunigung beschrieben wurden, oder Amidine, wie z. B. 1,5-Diazabi cyclo[4.3.0]non-5-en (DBN), 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en (DBU) und 1,2-Di methyl-tetrahydropyrimidin, die sich nach der Lehre der EP-A 803 524 als besonders geeignete Katalysatoren zur Erniedrigung der Einbrenntemperaturen von Uretdion pulverlackvernetzern erwiesen haben. Diese Katalysatoren können gegebenenfalls in Mengen von 0,01 bis 5,0 Gew.-% vorzugsweise 0,05 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an organischem Bindemittel, d. h. erfindungsgemäßen Polyadditionsver bindungen in Kombination mit den hydroxyfunktionellen Pulverlackbindemitteln aber exklusive den gegebenenfalls verwendeten weiteren Hilfs- und Zusatzmitteln, zugesetzt werden.In the case of the Kata, which may also be used to accelerate the hardening process lysers are, for example, the usual ones from polyurethane chemistry known compounds, as already mentioned above in the method according to the invention for Reaction acceleration have been described, or amidines, such as. B. 1,5-diazabi cyclo [4.3.0] non-5-ene (DBN), 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene (DBU) and 1,2-di methyl-tetrahydropyrimidine, which according to the teaching of EP-A 803 524 is particularly suitable catalysts for lowering the stoving temperatures of uretdione have proven powder coating crosslinkers. These catalysts can optionally in Amounts from 0.01 to 5.0% by weight, preferably 0.05 to 2.0% by weight, based on the Total amount of organic binder, d. H. Polyadditionsver according to the invention bonds in combination with the hydroxy-functional powder coating binders, however excluding any other auxiliaries and additives that may be used will.
Unter den Bedingungen der Pulverlackherstellung reagieren die freien Isocyanat gruppen der erfindungsgemäßen Polyadditionsverbindungen, wie IR-spektroskopisch Untersuchungen zeigen, praktisch vollständig ab. Der nach Abkühlen der Schmelze resultierende, Isocyanatgruppen-freie Feststoff wird anschließend gemahlen und durch Sieben von den Kornanteilen oberhalb der gewünschten Korngröße, beispielsweise oberhalb 0,1 mm, befreit.The free isocyanates react under the conditions of powder coating production groups of the polyaddition compounds according to the invention, such as by IR spectroscopy Investigations show practically completely. The one after the melt has cooled down resulting, isocyanate group-free solid is then ground and thoroughly Sieving of the grain fractions above the desired grain size, for example above 0.1 mm, exempt.
Der so hergestellte sprühfertige Pulverlack kann nach üblichen Pulverauftragsver fahren, wie z. B. elektrostatischem Pulverversprühen oder Wirbelsintern, auf die zu überziehenden Substrate aufgebracht werden. Erfindungsgemäß können beliebige hitzeresistente Substrate, wie beispielsweise solche aus Metallen, Holz oder Glas, be schichtet werden.The ready-to-spray powder coating produced in this way can, according to the usual powder application process drive, such as B. electrostatic powder spraying or vortex sintering, to the coating substrates are applied. According to the invention, any heat-resistant substrates, such as those made of metal, wood or glass, be be layered.
Die Härtung der Überzüge erfolgt durch Erhitzen auf Temperaturen von 110 bis 220°C, vorzugsweise 130 bis 200°C beispielsweise während eines Zeitraums von ca. 10 bis 30 Minuten. Man erhält harte und elastische Beschichtungen mit guter Lösemittel- und Chemikalienbeständigkeit, die sich durch einen hervorragenden Verlauf und sehr hohen Glanz auszeichnen. The coatings are hardened by heating to temperatures of 110 to 220 ° C, preferably 130 to 200 ° C, for example for a period of about 10 to 30 minutes. Hard and elastic coatings with good solvent and solvent properties are obtained Chemical resistance, which is characterized by an excellent course and very high Distinguish shine.
Im folgenden beziehen sich alle Prozentangaben, mit Ausnahme der Glanzwerte, auf das Gewicht.In the following, all percentages, with the exception of the gloss values, relate to the weight.
Analog Beispiel 3 der EP-A-896 973 hergestelltes Uretdionpolyisocyanat auf Basis von 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (IPDI) mit einem Gehalt an freien Isocyanatgruppen von 16,7%, einem Gehalt an monomerem IPDI von 0,4%, einer mittleren NCO-Funktionalität von 2,0, einer Viskosität (nach DIN 53 018) von mehr als 200 000 mPas (23°C) und einem Gehalt an Uretdiongruppen (bestimmt durch Heißtitration) von 20,9%.Uretdione polyisocyanate prepared analogously to Example 3 of EP-A-896 973 based on 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane (IPDI) with a content of free isocyanate groups of 16.7%, a content of monomeric IPDI of 0.4%, an average NCO functionality of 2.0, a viscosity (according to DIN 53 018) of more than 200,000 mPas (23 ° C) and a content of uretdione groups (determined by hot titration) of 20.9%.
Analog Beispiel 1-a der EP-A-377 177 hergestelltes Uretdion- und Isocyanuratgruppen enthaltendes Polyisocyanat auf Basis von 1,6-Diisocyanatohexan (HDI) mit einem Ge halt an freien Isocyanatgruppen von 21,8%, einem Gehalt an monomerem HDI von 0,3%, einer mittleren NCO-Funktionalität von 2,5, einer Viskosität (nach DIN 53 018) von 170 mPas (23°C) und einem Gehalt an Uretdiongruppen (bestimmt durch Heißtitration) von 15,3%.Uretdione and isocyanurate groups prepared analogously to Example 1-a of EP-A-377 177 containing polyisocyanate based on 1,6-diisocyanatohexane (HDI) with a Ge content of free isocyanate groups of 21.8%, a content of monomeric HDI of 0.3%, an average NCO functionality of 2.5, a viscosity (according to DIN 53 018) of 170 mPas (23 ° C) and a content of uretdione groups (determined by Hot titration) of 15.3%.
Analog Beispiel 5 der EP-A 45 995 hergestelltes Uretdion- und Isocyanuratgruppen enthaltendes Polyisocyanat auf Basis von IPDI mit einem Gehalt an freien Isocyanat gruppen von 17,2%, einem Gehalt an monomerem IPDI von 0,9%, einer mittleren NCO-Funktionalität von 2,2, einer Viskosität (nach DIN 53 018) von mehr als 200 000 mPas (23°C) und einem Gehalt an Uretdiongruppen (bestimmt durch Heiß titration) von 15,4%.Uretdione and isocyanurate groups prepared analogously to Example 5 of EP-A 45 995 Containing polyisocyanate based on IPDI with a content of free isocyanate groups of 17.2%, a content of monomeric IPDI of 0.9%, a medium NCO functionality of 2.2, a viscosity (according to DIN 53 018) of more than 200,000 mPas (23 ° C) and a content of uretdione groups (determined by hot titration) of 15.4%.
Analog Beispiel 7 der EP-A 330 966 hergestelltes Isocyanurat-Polyisocyanat auf Basis von HDI mit einem Gehalt an freien Isocyanatgruppen von 21,8%, einem Gehalt an monomerem HDI von 0,1%, einer mittleren NCO-Funktionalität von 3,5 und einer Viskosität (nach DIN 53 018) von 3500 mPas (23°C).Isocyanurate polyisocyanate prepared analogously to Example 7 of EP-A 330 966 based on of HDI with a content of free isocyanate groups of 21.8%, a content of monomeric HDI of 0.1%, an average NCO functionality of 3.5 and one Viscosity (according to DIN 53 018) of 3500 mPas (23 ° C).
Analog Beispiel 3 der EP-A 277 353 hergestelltes Biuret-Polyisocyanat auf Basis von HDI mit einem Gehalt an freien Isocyanatgruppen von 22,0%, einem Gehalt an monomerem HDI von 0,2%, einer mittleren NCO-Funktionalität von 4,0 und einer Viskosität (nach DIN 53 018) von 11 000 mPas (23°C).Biuret polyisocyanate based on, prepared analogously to Example 3 of EP-A 277 353 HDI with a content of free isocyanate groups of 22.0%, a content of monomeric HDI of 0.2%, an average NCO functionality of 4.0 and one Viscosity (according to DIN 53 018) of 11,000 mPas (23 ° C).
Analog Beispiel 1 der EP-A 3 765 hergestelltes lösemittelfreies Isocyanurat-Polyiso cyanat auf Basis von IPDI mit einem Gehalt an freien Isocyanatgruppen von 16,4%, einem Gehalt an monomerem IPDI von 0,2%, einer mittleren NCO-Funktionalität von 3,4 und einem Schmelzbereich von 100-105°C.Solvent-free isocyanurate polyiso prepared analogously to Example 1 of EP-A 3 765 cyanate based on IPDI with a content of free isocyanate groups of 16.4%, a content of monomeric IPDI of 0.2%, an average NCO functionality of 3.4 and a melting range of 100-105 ° C.
620 g 1,2-Ethandiol und 1712 g ε-Caprolacton werden bei Raumtemperatur unter
trockenem Stickstoff vermischt, mit 0,3 g Zinn(II)-octoat versetzt und anschließend
für 5 h auf 160°C erhitzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur erhält man ein farb
loses flüssiges Produkt mit folgenden Kenndaten:
η (23°C): 150 mPas
OH-Zahl: 476 mg KOH/g
freies ε-Caprolacton: 0,5%
mittleres Molekulargewicht (aus OH-Zahl ber.): 235
Estergruppengehalt (ber.): 28,1%620 g of 1,2-ethanediol and 1712 g of ε-caprolactone are mixed at room temperature under dry nitrogen, 0.3 g of tin (II) octoate are added and the mixture is then heated to 160 ° C. for 5 h. After cooling to room temperature, a colorless liquid product is obtained with the following characteristics:
η (23 ° C): 150 mPas
OH number: 476 mg KOH / g
free ε-caprolactone: 0.5%
Average molecular weight (calculated from OH number): 235
Ester group content (calc.): 28.1%
761 g 1,3-Propandiol und 1712 g ε-Caprolacton werden bei Raumtemperatur unter
trockenem Stickstoff vermischt, mit 0,3 g Zinn(II)-octoat versetzt und anschließend
für 5 h auf 160°C erhitzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur erhält man ein farb
loses flüssiges Produkt mit folgenden Kenndaten:
η (23°C): 190 mPas
OH-Zahl: 449 mg KOH/g
freies ε-Caprolacton: 0,3%
mittleres Molekulargewicht (aus OH-Zahl ber.): 249
Estergruppengehalt (ber.): 26,7%761 g of 1,3-propanediol and 1712 g of ε-caprolactone are mixed at room temperature under dry nitrogen, 0.3 g of tin (II) octoate are added and the mixture is then heated to 160 ° C. for 5 h. After cooling to room temperature, a colorless liquid product is obtained with the following characteristics:
η (23 ° C): 190 mPas
OH number: 449 mg KOH / g
free ε-caprolactone: 0.3%
Average molecular weight (calculated from OH number): 249
Ester group content (calc.): 26.7%
901 g 1,4-Butandiol und 1712 g ε-Caprolacton werden bei Raumtemperatur unter
trockenem Stickstoff vermischt, mit 0,3 g Zinn(II)-octoat versetzt und anschließend
für 5 h auf 160°C erhitzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur erhält man ein farb
loses flüssiges Produkt mit folgenden Kenndaten:
η (23°C): 180 mPas
OH-Zahl: 416 mg KOH/g
freies ε-Caprolacton: 0,1%
mittleres Molekulargewicht (aus OH-Zahl ber.): 269
Estergruppengehalt (ber.): 25,3%
901 g 1,4-butanediol and 1712 g ε-caprolactone are mixed at room temperature under dry nitrogen, 0.3 g tin (II) octoate is added and the mixture is then heated to 160 ° C. for 5 h. After cooling to room temperature, a colorless liquid product is obtained with the following characteristics:
η (23 ° C): 180 mPas
OH number: 416 mg KOH / g
free ε-caprolactone: 0.1%
Average molecular weight (calculated from OH number): 269
Ester group content (calc.): 25.3%
1341 g 1,1,1-Trimethylolpropan (TMP) und 1712 g ε-Caprolacton werden bei
Raumtemperatur unter trockenem Stickstoff vermischt, mit 0,3 g Zinn(II)-octoat ver
setzt und anschließend für 5 h auf 160°C erhitzt. Nach Abkühlen auf Raum
temperatur erhält man ein farbloses flüssiges Produkt mit folgenden Kenndaten:
η (23°C): 2400 mPas
OH-Zahl: 546 mg KOH/g
freies ε-Caprolacton: 0,2%
mittleres Molekulargewicht (aus OH-Zahl ber.): 308
Estergruppengehalt (ber.): 21,6%1341 g of 1,1,1-trimethylolpropane (TMP) and 1712 g of ε-caprolactone are mixed at room temperature under dry nitrogen, mixed with 0.3 g of tin (II) octoate and then heated to 160 ° C. for 5 h. After cooling to room temperature, a colorless liquid product is obtained with the following characteristics:
η (23 ° C): 2400 mPas
OH number: 546 mg KOH / g
free ε-caprolactone: 0.2%
Average molecular weight (calculated from OH number): 308
Ester group content (calc.): 21.6%
901 g 1,4-Butandiol und 1300 g NPC werden bei Raumtemperatur unter trockenem
Stickstoff vermischt, mit 0,2 g ortho-Phosphorsäure versetzt und anschließend für 8 h
auf 160°C erhitzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur erhält man ein praktisch farb
loses flüssiges Produkt mit folgenden Kenndaten:
η (23°C): 1500 mPas
OH-Zahl: 519 mg KOH/g
freies NPC 0,5%
mittleres Molekulargewicht (aus OH-Zahl ber.): 216
Carbonatgruppengehalt (ber.): 20,0%901 g 1,4-butanediol and 1300 g NPC are mixed at room temperature under dry nitrogen, 0.2 g orthophosphoric acid is added and the mixture is then heated to 160 ° C. for 8 h. After cooling to room temperature, a practically colorless liquid product with the following characteristics is obtained:
η (23 ° C): 1500 mPas
OH number: 519 mg KOH / g
free NPC 0.5%
Average molecular weight (calculated from OH number): 216
Carbonate group content (calc.): 20.0%
650 g (2,58 val) des uretdiongruppenhaltigen Polyisocyanates A1) werden bei 50°C mit
350 g (1,82 val) des uretdiongruppenhaltigen Polyisocyanates A2) unter trockenem
Stickstoff vermischt, anschließend mit 0,1 g Dibutylzinn(IV)-dilaurat (DBTL) als
Katalysator versetzt und auf 80°C erwärmt. Zu dieser Mischung, die einen Gehalt an
Uretdiongruppen von 18,9% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,18 aufweist,
gibt man innerhalb von 20 min eine Mischung von 207 g (1,76 val) des Estergruppen
aufweisenden Diols C1) und 55 g (1,77 val) 1,2-Ethandiol zu und rührt bei einer
maximalen Reaktionstemperatur von 104°C bis der NCO-Gehalt des Reaktionsge
misches nach ca. 20 min auf einen Wert von 2,9% abgesunken ist. Die Schmelze wird
zum Erkalten auf ein Blech gegossen, und man erhält eine erfindungsgemäße Poly
additionsverbindung als blaßgelbes Festharz mit folgenden Kenndaten:
650 g (2.58 eq) of the uretdione group-containing polyisocyanate A1) are mixed at 50 ° C with 350 g (1.82 eq) of the uretdione group-containing polyisocyanate A2) under dry nitrogen, then with 0.1 g of dibutyltin (IV) dilaurate ( DBTL) was added as a catalyst and heated to 80 ° C. To this mixture, which has a uretdione group content of 18.9% and an average NCO functionality of 2.18, a mixture of 207 g (1.76 equiv) of the ester group-containing diol C1) and is added within 20 minutes 55 g (1.77 equiv) of 1,2-ethanediol are added and the mixture is stirred at a maximum reaction temperature of 104 ° C. until the NCO content of the reaction mixture has dropped to a value of 2.9% after about 20 minutes. The melt is poured onto a metal sheet to cool, and a poly addition compound according to the invention is obtained as a pale yellow solid resin with the following characteristics:
750 g (2,98 val) des uretdiongruppenhaltigen Polyisocyanates A1) werden bei 50°C mit
250 g (1,30 val) des uretdiongruppenhaltigen Polyisocyanates A2) unter trockenem
Stickstoff vermischt, anschließend mit 0,1 g Dibutylzinn(IV)-dilaurat (DBTL) als
Katalysator versetzt und auf 80°C erwärmt. Zu dieser Mischung, die einen Gehalt an
Uretdiongruppen von 19,5% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,13 aufweist,
gibt man innerhalb von 20 min eine Mischung von 201 g (1,71 val) des Estergruppen
aufweisenden Diols C1) und 53 g (1,71 val) 1,2-Ethandiol zu und rührt bei einer
maximalen Reaktionstemperatur von 109°C bis der NCO-Gehalt des Reaktionsge
misches nach ca. 20 min auf einen Wert von 3,0% abgesunken ist. Die Schmelze wird
zum Erkalten auf ein Blech gegossen, und man erhält eine erfindungsgemäße Poly
additionsverbindung als blaßgelbes Festharz mit folgenden Kenndaten:
750 g (2.98 eq) of the uretdione group-containing polyisocyanate A1) are mixed at 50 ° C with 250 g (1.30 eq) of the uretdione group-containing polyisocyanate A2) under dry nitrogen, then with 0.1 g of dibutyltin (IV) dilaurate ( DBTL) was added as a catalyst and heated to 80 ° C. To this mixture, which has a uretdione group content of 19.5% and an average NCO functionality of 2.13, a mixture of 201 g (1.71 eq) of the ester group-containing diol C1) and is added within 20 minutes 53 g (1.71 equiv) of 1,2-ethanediol are added and the mixture is stirred at a maximum reaction temperature of 109 ° C. until the NCO content of the reaction mixture has dropped to a value of 3.0% after about 20 minutes. The melt is poured onto a metal sheet to cool, and a poly addition compound according to the invention is obtained as a pale yellow solid resin with the following characteristics:
900 g (3,58 val) des uretdiongruppenhaltigen Polyisocyanates A1) werden bei 50°C mit
100 g (0,52 val) des Isocyanurat-Polyisocyanates A4) unter trockenem Stickstoff ver
mischt, anschließend mit 0,1 g Dibutylzinn(IV)-dilaurat (DBTL) als Katalysator ver
setzt und auf 80°C erwärmt. Zu dieser Mischung, die einen Gehalt an Uretdiongruppen
von 18,8% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,12 aufweist, gibt man inner
halb von 20 min eine Mischung von 221 g (1,64 val) des Estergruppen aufweisenden
Diols C3) und 74 g (1,64 val) 1,4-Butandiol zu und rührt bei einer maximalen
Reaktionstemperatur von 111°C bis der NCO-Gehalt des Reaktionsgemisches nach ca.
20 min auf einen Wert von 2,8% abgesunken ist. Die Schmelze wird zum Erkalten auf
ein Blech gegossen, und man erhält eine erfindungsgemäße Polyadditionsverbindung
als blaßgelbes Festharz mit folgenden Kenndaten:
900 g (3.58 eq) of the uretdione group-containing polyisocyanate A1) are mixed at 50 ° C with 100 g (0.52 eq) of the isocyanurate polyisocyanate A4) under dry nitrogen, then with 0.1 g of dibutyltin (IV) - Dilaurate (DBTL) is used as a catalyst and heated to 80 ° C. To this mixture, which has a uretdione group content of 18.8% and an average NCO functionality of 2.12, a mixture of 221 g (1.64 eq) of the ester group-containing diol C3) is added within 20 minutes. and 74 g (1.64 eq) 1,4-butanediol are added and the mixture is stirred at a maximum reaction temperature of 111 ° C. until the NCO content of the reaction mixture has dropped to a value of 2.8% after about 20 minutes. The melt is poured onto a metal sheet to cool, and a polyaddition compound according to the invention is obtained as a pale yellow solid resin with the following characteristics:
900 g (3,58 val) des uretdiongruppenhaltigen Polyisocyanates A1) werden bei 50°C mit
100 g (0,52 val) des Biuret-Polyisocyanates A5) unter trockenem Stickstoff vermischt,
anschließend mit 0,1 g Dibutylzinn(IV)-dilaurat (DBTL) als Katalysator versetzt und
auf 80°C erwärmt. Zu dieser Mischung, die einen Gehalt an Uretdiongruppen von
18,8% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,14 aufweist, gibt man innerhalb
von 20 min eine Mischung von 204 g (1,64 val) des Estergruppen aufweisenden Diols
C2) und 62 g (1,63 val) 1,3-Propandiol zu und rührt bei einer maximalen Reaktions
temperatur Voll 106°C bis der NCO-Gehalt des Reaktionsgemisches nach ca. 20 min
auf einen Wert von 3,0% abgesunken ist. Die Schmelze wird zum Erkalten auf ein
Blech gegossen, und man erhält eine erfindungsgemäße Polyadditionsverbindung als
blaßgelbes Festharz mit folgenden Kenndaten:
900 g (3.58 eq) of the uretdione group-containing polyisocyanate A1) are mixed at 50 ° C. with 100 g (0.52 eq) of the biuret polyisocyanate A5) under dry nitrogen, then with 0.1 g of dibutyltin (IV) dilaurate (DBTL) added as a catalyst and heated to 80 ° C. To this mixture, which has a uretdione group content of 18.8% and an average NCO functionality of 2.14, a mixture of 204 g (1.64 eq) of the ester group-containing diol C2) and is added over the course of 20 minutes 62 g (1.63 equiv) of 1,3-propanediol are added and the mixture is stirred at a maximum reaction temperature of full 106 ° C. until the NCO content of the reaction mixture has dropped to a value of 3.0% after about 20 minutes. The melt is poured onto a metal sheet to cool, and a polyaddition compound according to the invention is obtained as a pale yellow solid resin with the following characteristics:
700 g (2,78 val) des uretdiongruppenhaltigen Polyisocyanates A1) werden bei 60°C mit
300 g (1,17 val) pulverisiertem Isocyanurat-Polyisocyanat A6) unter trockenem Stick
stoff vermischt, anschließend mit 0,1 g Dibutylzinn(IV)-dilaurat (DBTL) als
Katalysator versetzt und auf 80°C erwärmt. Zu dieser Mischung, die einen Gehalt an
Uretdiongruppen von 14,6% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,28 aufweist,
gibt man innerhalb von 20 min eine Mischung von 197 g (1,58 val) des Estergruppen
aufweisenden Diols C2) und 60 g (1,58 val) 1,3-Propandiol zu und rührt bei einer
maximalen Reaktionstemperatur von 121°C bis der NCO-Gehalt des Reaktionsge
misches nach ca. 15 min auf einen Wert von 3,0% abgesunken ist. Die Schmelze wird
zum Erkalten auf ein Blech gegossen, und man erhält eine erfindungsgemäße Poly
additionsverbindung als hellgelbes Festharz mit folgenden Kenndaten:
700 g (2.78 eq) of the uretdione group-containing polyisocyanate A1) are mixed at 60 ° C with 300 g (1.17 eq) of powdered isocyanurate polyisocyanate A6) under dry nitrogen, then with 0.1 g of dibutyltin (IV) - dilaurate (DBTL) was added as a catalyst and heated to 80 ° C. To this mixture, which has a uretdione group content of 14.6% and an average NCO functionality of 2.28, a mixture of 197 g (1.58 eq) of the ester group-containing diol C2) and is added over the course of 20 minutes 60 g (1.58 eq) 1,3-propanediol are added and the mixture is stirred at a maximum reaction temperature of 121 ° C. until the NCO content of the reaction mixture has dropped to a value of 3.0% after about 15 minutes. The melt is poured onto a metal sheet to cool, and a polyaddition compound according to the invention is obtained as a light yellow solid resin with the following characteristics:
850 g (3,48 val) des Uretdion- und Isocyanuratgruppen enthaltenden Polyisocyanates
A3) werden bei 50°C mit 150 g (0,78 val) des Uretdion- und Isocyanuratgruppen ent
haltenden Polyisocyanates A2) unter trockenem Stickstoff vermischt, anschließend mit
0,1 g Dibutylzinn(IV)-dilaurat (DBTL) als Katalysator versetzt und auf 80°C erwärmt.
Zu dieser Mischung, die einen Gehalt an Uretdiongruppen von 15,3% und eine
mittlere NCO-Funktionalität von 2,25 aufweist, gibt man innerhalb von 20 min eine
Mischung von 212 g (1,70 val) des Estergruppen aufweisenden Diols C2) und 65 g
(1,71 val) 1,3-Propandiol zu und rührt bei einer maximalen Reaktionstemperatur von
106°C bis der NCO-Gehalt des Reaktionsgemisches nach ca. 15 min auf einen Wert
von 2,9% abgesunken ist. Die Schmelze wird zum Erkalten auf ein Blech gegossen,
und man erhält eine erfindungsgemäße Polyadditionsverbindung als hellgelbes Fest
harz mit folgenden Kenndaten:
850 g (3.48 eq) of the uretdione and isocyanurate group-containing polyisocyanate A3) are mixed at 50 ° C with 150 g (0.78 eq.) Of the uretdione and isocyanurate group-containing polyisocyanate A2) under dry nitrogen, then with 0, 1 g of dibutyltin (IV) dilaurate (DBTL) was added as a catalyst and heated to 80 ° C. To this mixture, which has a uretdione group content of 15.3% and an average NCO functionality of 2.25, a mixture of 212 g (1.70 equivalents) of the ester group-containing diol C2) and is added over the course of 20 minutes 65 g (1.71 eq) 1,3-propanediol are added and the mixture is stirred at a maximum reaction temperature of 106 ° C. until the NCO content of the reaction mixture has dropped to a value of 2.9% after about 15 minutes. The melt is poured onto a metal sheet to cool, and a polyaddition compound according to the invention is obtained as a light yellow solid resin with the following characteristics:
750 g (2,98 val) des uretdiongruppenhaltigen Polyisocyanates A1) werden bei 50°C mit
250 g (1,30 val) des uretdiongruppenhaltigen Polyisocyanates A2) unter trockenem
Stickstoff vermischt, anschließend mit 0,1 g Dibutylzinn(IV)-dilaurat (DBTL) als
Katalysator versetzt und auf 80°C erwärmt. Zu dieser Mischung, die einen Gehalt an
Uretdiongruppen von 19,5% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,13 aufweist,
gibt man innerhalb von 20 min eine Mischung von 185 g (1,71 val) des Carbonat
gruppen aufweisenden Diols C5) und 77 g (1,71 val) 1,4-Butandiol zu und rührt bei
einer maximalen Reaktionstemperatur von 107°C bis der NCO-Gehalt des Reaktions
gemisches nach ca. 20 min auf einen Wert von 2,9% abgesunken ist. Die Schmelze
wird zum Erkalten auf ein Blech gegossen, und man erhält eine erfindungsgemäße
Polyadditionsverbindung als schwachgelbes Festharz mit folgenden Kenndaten:
750 g (2.98 eq) of the uretdione group-containing polyisocyanate A1) are mixed at 50 ° C with 250 g (1.30 eq) of the uretdione group-containing polyisocyanate A2) under dry nitrogen, then with 0.1 g of dibutyltin (IV) dilaurate ( DBTL) was added as a catalyst and heated to 80 ° C. To this mixture, which has a uretdione group content of 19.5% and an average NCO functionality of 2.13, a mixture of 185 g (1.71 eq) of the carbonate group-containing diol C5) is added within 20 minutes. and 77 g (1.71 eq) 1,4-butanediol are added and the mixture is stirred at a maximum reaction temperature of 107 ° C. until the NCO content of the reaction mixture has dropped to a value of 2.9% after about 20 minutes. The melt is poured onto a metal sheet to cool, and a polyaddition compound according to the invention is obtained as a pale yellow solid resin with the following characteristics:
900 g (3,58 val) des uretdiongruppenhaltigen Polyisocyanates A1) werden bei 50°C mit
100 g (0,52 val) des Isocyanurat-Polyisocyanates A4) unter trockenem Stickstoff ver
mischt, anschließend mit 0,1 g Dibutylzinn(IV)-dilaurat (DBTL) als Katalysator ver
setzt und auf 80°C erwärmt. Zu dieser Mischung, die einen Gehalt an Uretdiongruppen
von 18,8% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,12 aufweist, gibt man inner
halb von 20 min eine Mischung von 126 g (0,82 val) des Estergruppen aufweisenden
Triols C4), 167 g (1,24 val) des Estergruppen aufweisenden Diols C3) und 56 g
(1,24 val) 1,4-Butandiol zu und rührt bei einer maximalen Reaktionstemperatur von
113°C bis der NCO-Gehalt des Reaktionsgemisches nach ca. 15 min auf einen Wert
von 2,8% abgesunken ist. Die Schmelze wird zum Erkalten auf ein Blech gegossen,
und man erhält eine erfindungsgemäße Polyadditionsverbindung als hellgelbes Fest
harz mit folgenden Kenndaten:
900 g (3.58 eq) of the uretdione group-containing polyisocyanate A1) are mixed at 50 ° C with 100 g (0.52 eq) of the isocyanurate polyisocyanate A4) under dry nitrogen, then with 0.1 g of dibutyltin (IV) - Dilaurate (DBTL) is used as a catalyst and heated to 80 ° C. To this mixture, which has a uretdione group content of 18.8% and an average NCO functionality of 2.12, a mixture of 126 g (0.82 eq) of the ester group-containing triol C4) is added within 20 minutes. , 167 g (1.24 eq) of the ester group-containing diol C3) and 56 g (1.24 eq) 1,4-butanediol and stirred at a maximum reaction temperature of 113 ° C until the NCO content of the reaction mixture after approx. 15 min has dropped to a value of 2.8%. The melt is poured onto a metal sheet to cool, and a polyaddition compound according to the invention is obtained as a light yellow solid resin with the following characteristics:
650 g (2,58 val) des uretdiongruppenhaltigen Polyisocyanates A1) werden bei 50°C mit 350 g (1,82 val) des uretdiongruppenhaltigen Polyisocyanates A2) unter trockenem Stickstoff vermischt, anschließend mit 0,1 g Dibutylzinn(IV)-dilaurat (DBTL) als Katalysator versetzt und auf 80°C erwärmt. Zu dieser Mischung, die einen Gehalt an Uretdiongruppen von 18,9% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,18 aufweist, gibt man innerhalb von 30 min 158 g (3,51 val) 1,4-Butandiol zu. Bereits während der Diolzugabe muß wegen der rasch ansteigenden Viskosität der Reaktionsmischung, um die Rührfähigkeit weiter zu gewährleisten, die Heizbadtemperatur auf 135°C erhöht werden. Nach 10 min beträgt der NCO-Gehalt der Reaktionsmischung 4,1%. Nach 20 min ist die Temperatur des Reaktionsgemisches aufgrund der weiter angestiegenen Viskosität unter der Einwirkung der beim Rühren auftretenden Scherkräfte trotz einer gleichbleibenden Außentemperatur von 135°C auf 158°C angestiegen. Der NCO-Ge halt hat sich auf 5,2% erhöht erhöht und sinkt auch bei längerer Reaktionsdauer nicht wieder ab. Der Gehalt an monomerem IPDI beträgt 1,9%. 650 g (2.58 eq) of the uretdione group-containing polyisocyanate A1) are mixed at 50 ° C 350 g (1.82 eq) of the uretdione group-containing polyisocyanate A2) under dry conditions Nitrogen mixed, then with 0.1 g of dibutyltin (IV) dilaurate (DBTL) as Added catalyst and heated to 80.degree. To this mixture that has a content of Has uretdione groups of 18.9% and an average NCO functionality of 2.18, 158 g (3.51 eq) 1,4-butanediol are added within 30 minutes. Already during the Diol addition has to be due to the rapidly increasing viscosity of the reaction mixture To further ensure stirrability, the heating bath temperature is increased to 135 ° C will. After 10 minutes the NCO content of the reaction mixture is 4.1%. To The temperature of the reaction mixture has risen further due to the 20 min Viscosity under the action of the shear forces occurring during stirring in spite of a constant outside temperature from 135 ° C to 158 ° C. The NCO Ge halt has increased to 5.2% and does not decrease even with longer reaction times off again. The monomeric IPDI content is 1.9%.
650 g (2,58 val) des uretdiongruppenhaltigen Polyisocyanates A1) werden bei 50°C mit 350 g (1,82 val) des uretdiongruppenhaltigen Polyisocyanates A2) unter trockenem Stickstoff vermischt, anschließend mit 0,1 g Dibutylzinn(IV)-dilaurat (DBTL) als Katalysator versetzt und auf 80°C erwärmt. Zu dieser Mischung, die einen Gehalt an Uretdiongruppen von 18,9% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,18 aufweist, gibt man portionsweise innerhalb von 30 min 358 g (3,51 val) Hydroxypivalin säureneopentylglykolester zu. Bereits gegen Ende der Diolzugabe muß wegen der stark ansteigenden Viskosität der Reaktionsmischung die Heizbadtemperatur auf 130°C er höht werden, um die Rührfähigkeit weiter zu gewährleisten. Nach 15 min beträgt der NCO-Gehalt der Reaktionsmischung 3,5%. Nach 20 min ist die Temperatur des Reaktionsgemisches aufgrund der weiter angestiegenen Viskosität unter der Ein wirkung der beim Rühren auftretenden Scherkräfte trotz einer gleichbleibenden Außen temperatur von 130°C auf 151°C angestiegen. Der NCO-Gehalt hat sich auf 4,2% er höht und sinkt auch bei längerer Reaktionsdauer nicht wieder ab. Der Gehalt an monomerem IPDI beträgt 1,4%.650 g (2.58 eq) of the uretdione group-containing polyisocyanate A1) are mixed at 50 ° C 350 g (1.82 eq) of the uretdione group-containing polyisocyanate A2) under dry conditions Nitrogen mixed, then with 0.1 g of dibutyltin (IV) dilaurate (DBTL) as Added catalyst and heated to 80.degree. To this mixture that has a content of Has uretdione groups of 18.9% and an average NCO functionality of 2.18, 358 g (3.51 eq) of hydroxypivalin are added in portions over the course of 30 minutes acid neopentyl glycol ester to. Already towards the end of the addition of diol must be because of the strong increasing viscosity of the reaction mixture raises the heating bath temperature to 130 ° C must be increased in order to continue to ensure the ability to stir. After 15 minutes the NCO content of the reaction mixture 3.5%. After 20 minutes, the temperature of the Reaction mixture due to the further increased viscosity under the one effect of the shear forces occurring during stirring despite a constant exterior temperature increased from 130 ° C to 151 ° C. The NCO content has increased to 4.2% does not increase and decrease again even with a longer reaction time. The content of monomeric IPDI is 1.4%.
Die Vergleichsbeispiele 9 und 10 zeigen, daß bei der Umsetzung von verzweigten. Uretdiongruppen enthaltenden Polyisocyanatgemischen mit einfachen Diolen oder Hy droxypivalinsäureneopentylglykolester in der Schmelze entsprechend dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren in erheblichem Maße Uretdionspaltung eintritt. Die ange strebten NCO-Gehalte von 3,2% (Beispiel 9) bzw. 2,8% (Beispiel 10) werden nicht erreicht, die Gehalte an monomerem Diisocyanat übersteigen die Grenze von 1% deut lich.Comparative Examples 9 and 10 show that in the implementation of branched. Polyisocyanate mixtures containing uretdione groups with simple diols or Hy neopentylglycol droxypivalate in the melt corresponding to that in Example 1 Uretdione cleavage occurs to a considerable extent. The indicated aimed at NCO contents of 3.2% (Example 9) and 2.8% (Example 10) are not achieved, the levels of monomeric diisocyanate exceed the limit of 1% significantly lich.
650 g (2,58 val) des uretdiongruppenhaltigen Polyisocyanates A1) und 350 g (1,82 val)
des uretdiongruppenhaltigen Polyisocyanates A2) werden in 1358 g wasserfreiem
Toluol mit 0,1 g Dibutylzinn(IV)-dilaurat (DBTL) als Katalysator bei 80°C unter
trockenem Stickstoff vorgelegt. Zu dieser Lösung, die einen Gehalt an Uretdion
gruppen von 8,0% aufweist, gibt man portionsweise innerhalb von 30 min 358 g
(3,51 val) Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester zu und rührt bei einer Reaktions
temperatur von 100°C bis der NCO-Gehalt auf einen Wert von 1,4% abgesunken ist.
Die erhaltene gelbliche Lösung wird anschließend durch Sprühtrocknung in einem
handelsüblichen Laborsprühtrockner Minispray Dryer 190 (Fa. Büchi) vollständig vom
Lösungsmittel befreit. Man erhält ein hellgelbes Produkt mit folgenden Kenndaten:
650 g (2.58 eq) of the uretdione group-containing polyisocyanate A1) and 350 g (1.82 eq) of the uretdione group-containing polyisocyanate A2) are added to 1358 g of anhydrous toluene with 0.1 g of dibutyltin (IV) dilaurate (DBTL) as a catalyst 80 ° C submitted under dry nitrogen. 358 g (3.51 eq) of neopentylglycol hydroxypivalate are added in portions to this solution, which has a uretdione group content of 8.0%, over a period of 30 minutes and the mixture is stirred at a reaction temperature of 100 ° C. until the NCO content is reached has decreased by 1.4%. The yellowish solution obtained is then completely freed from solvent by spray drying in a commercially available Minispray Dryer 190 laboratory spray dryer (from Büchi). A light yellow product is obtained with the following characteristics:
55,1 Gew.-Teile eines handelsüblichen hydroxylgruppenhaltigen Polyesters (Crylcoat® 240, Fa. UCB Chemicals) mit einer OH-Zahl von 30 werden mit 6,9 Gew.-Teilen der erfindungsgemäßen Polyadditionsverbindung aus Beispiel 1, entsprechend einem Äqui valentverhältnis von Gesamt NCO zu OH von 1 : 1, 1,5 Gew.-Teilen eines handelsüb lichen Verlaufsmittels (Modaflow® Powder III, Fa. Solutia), 1,0 Gew.-Teilen Zinn(II)- palmitat als Katalysator, 0,5 Gew.-Teilen Benzoin und 35,0 Gew.-Teilen eines Weiß pigmentes (Kronos 2160, Fa. Kronos Titan) gründlich gemischt und anschließend mit Hilfe eines Buss Cokneters vom Typ PLK 46 bei 100 U/min und einer Gehäuse temperatur von 100 bis 120°C im Verfahrensteil homogenisiert. Nach Abkühlen wird die erstarrte Schmelze mit Hilfe einer Sichtermühle ACM 2 (Fa. Hosokawa Mikropul) mit einem 90 µm Sieb gemahlen und gesiebt. Das so erhaltene Pulver, das nach IR- spektroskopischen Untersuchungen keine freien Isocyanatgruppen mehr enthält, wird mit einer ESB Becherpistole bei einer Hochspannung von 70 kV auf ein entfettetes Stahlblech gespritzt und 15 min bei 180°C ausgehärtet.55.1 parts by weight of a commercially available polyester containing hydroxyl groups (Crylcoat® 240, from UCB Chemicals) with an OH number of 30 are mixed with 6.9 parts by weight of polyaddition compound according to the invention from Example 1, corresponding to an equi valent ratio of total NCO to OH of 1: 1, 1.5 parts by weight of a commercially available leveling agent (Modaflow® Powder III, Solutia), 1.0 part by weight of tin (II) - palmitate as a catalyst, 0.5 part by weight of benzoin and 35.0 parts by weight of a white pigmentes (Kronos 2160, from Kronos Titan) mixed thoroughly and then mixed with With the help of a Buss Cokneter type PLK 46 at 100 rpm and a housing homogenized temperature of 100 to 120 ° C in the process section. After cooling it will the solidified melt using an ACM 2 classifier mill (Hosokawa Mikropul) ground with a 90 µm sieve and sieved. The powder obtained in this way, which according to IR spectroscopic investigations no longer contains free isocyanate groups with an ESB cup gun at a high voltage of 70 kV on a degreased one Sheet steel sprayed and cured at 180 ° C for 15 minutes.
Zum Vergleich wird analog aus 54,6 Gew.-Teilen des gleichen hydroxylgruppenhal tigen Polyesters mit 7,4 Gew.-Teilen der gemäß Vergleichsbeispiel 11 erhaltenen Poly additionsverbindung, 1,5 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Verlaufsmittels (Modaflow® Powder III, Fa. Solutia), 1,0 Gew.-Teilen Zinn(II)-palmitat als Kata lysator, 0,5 Gew.-Teilen Benzoin und 35,0 Gew.-Teilen eines Weißpigmentes (Kronos 2160, Fa. Kronos Titan) ein Pulverlack hergestellt, auf ein entfettetes Stahlblech ge spritzt und ebenfalls 15 min bei 1805°C ausgehärtet. Das Äquivalentverhältnis von Ge samt-NCO zu OH liegt ebenfalls bei 1 : 1.For comparison, an analogue of 54.6 parts by weight of the same is used for hydroxyl groups term polyester with 7.4 parts by weight of the poly obtained according to Comparative Example 11 addition compound, 1.5 parts by weight of a commercial leveling agent (Modaflow® Powder III, Solutia), 1.0 part by weight of tin (II) palmitate as kata lysator, 0.5 part by weight of benzoin and 35.0 parts by weight of a white pigment (Kronos 2160, from Kronos Titan) produced a powder coating, ge on a degreased sheet steel injected and also cured for 15 min at 1805 ° C. The equivalent ratio of Ge including NCO to OH is also 1: 1.
Beide Beschichtungen wurden anschließend lacktechnisch untersucht. Neben Glanz-
und Trübungswerten wurde zur Charakterisierung der Oberflächenstruktur der mit
Hilfe eines Gerätes "wave-scan plus" der Fa. Byk-Gardner gemessene Orangenschalen
effekt herangezogen. Bei Schichtdicken von ca. 60 µm werden folgende Eigenschaften
gefunden:
Both coatings were then examined in terms of paint technology. In addition to gloss and haze values, the orange peel effect measured with the aid of a "wave-scan plus" device from Byk-Gardner was used to characterize the surface structure. The following properties are found at layer thicknesses of approx. 60 µm:
Der Vergleich zeigt, daß mit Hilfe der erfindungsgemäßen Polyadditionsverbindung ein vollvernetzter Lackfilm erhalten wird, der sich gegenüber der Beschichtung, die unter Verwendung der bekannten Polyadditionsverbindung des Standes der Technik hergestellt wurde, durch eine erheblich höhere Elastizität, einen höheren Glanz, ge ringere Trübung und einen deutlich besseren Verlauf auszeichnet. Während der erfin dungsgemäß erhaltene Lackfilm glatt verlaufen ist, zeigt die Vergleichsbeschichtung eine starke Orangenschalenstruktur auf.The comparison shows that with the aid of the polyaddition compound according to the invention a fully crosslinked paint film is obtained, which is opposite to the coating that using the known polyaddition compound of the prior art was produced by a considerably higher elasticity, a higher gloss, ge lower turbidity and a significantly better course. During the inven The comparative coating shows that the paint film obtained in accordance with the invention ran smoothly a strong orange peel structure.
Nach dem in Beispiel 12 beschriebenen Verfahren werden ausgehend vom in Bei
spiel 12 beschriebenen hydroxylgruppenhaltigen Polyester und den erfindungsge
mäßen Polyadditionsverbindungen 2,3 und 6 weiß pigmentierte Pulverlacke herge
stellt. Die fertig formulierten Pulverlacke, die nach IRspektroskopischen Unter
suchungen in allen Fällen frei von unblockierten Isocyanatgruppen sind, werden je
weils mit einer ESB-Becherpistole bei einer Hochspannung von 70 KV auf entfettetes
Stahlblech gespritzt und 15 min bei 180°C ausgehärtet. Die nachfolgende Tabelle zeigt
die Zusammensetzungen (Gew.-Teile) der Pulverlacke sowie die lacktechnischen
Daten der daraus erhaltenen Beschichtungen (Schichtdicke jeweils etwa 60 µm).
According to the method described in Example 12, starting from the hydroxyl-containing polyester described in Example 12 and the polyaddition compounds 2, 3 and 6 according to the invention, white pigmented powder coatings are Herge. The fully formulated powder coatings, which according to IR spectroscopic investigations are free of unblocked isocyanate groups in all cases, are each sprayed onto degreased sheet steel with an ESB cup gun at a high voltage of 70 KV and cured for 15 minutes at 180 ° C. The table below shows the compositions (parts by weight) of the powder coatings and the technical characteristics of the coatings obtained therefrom (layer thickness in each case about 60 μm).
Claims (7)
- a) bei einer mittleren Isocyanatfunktionalität von 2,0 bis 8,0 einen Gehalt an freien Isocyanatgruppen (berechnet als NCO; Molekulargewicht = 42) von 2,1 bis 6,0 Gew.-%,
- b) einen Gehalt an Uretdiongruppen (berechnet als C2N2O2; Molekularge wicht = 84) von 10 bis 18 Gew.-%,
- c) einen Gehalt an Urethangruppen (berechnet als -NH-CO-O; Mole kulargewicht = 59) von 10 bis 20 Gew.-% und
- d) einen Gehalt an Estergruppen -CO-O (berechnet als -CO-O; Mole kulargewicht = 44) und/oder Carbonatgruppen -O-CO-O (berechnet als -CO-O; Molekulargewicht = 44) von 1 bis 17 Gew.-% aufweisen
- a) with an average isocyanate functionality of 2.0 to 8.0, a content of free isocyanate groups (calculated as NCO; molecular weight = 42) of 2.1 to 6.0% by weight,
- b) a content of uretdione groups (calculated as C 2 N 2 O 2 ; molecular weight = 84) of 10 to 18% by weight,
- c) a content of urethane groups (calculated as —NH — CO — O; molecular weight = 59) of 10 to 20% by weight and
- d) a content of ester groups -CO-O (calculated as -CO-O; molecular weight = 44) and / or carbonate groups -O-CO-O (calculated as -CO-O; molecular weight = 44) of 1 to 17 wt .-% exhibit
- A) Uretdiongruppen enthaltende Polyisocyanatgemische einer mittleren NCO-Funktionalität von mindestens 2,1, ausgenommen reine, durch Trialkylphosphin-Katalyse hergestellte Derivate von 1-Isocyanato- 3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan, gegebenenfalls unter Mitverwendung von
- B) weiteren Diisocyanaten in einer Menge von bis zu 10 Gew.-%, be zogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A) und B), mit
- C) Estergruppen und/oder Carbonatgruppen aufweisenden Polyhydroxyl verbindungen eines mittleren Molekulargewichtes von 134 bis 2000, ausgenommen Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester, gegebenen falls unter gleichzeitiger Mitverwendung von
- D) weiteren Estergruppen- und Carbonatgruppen-freien Polyhydroxylver bindungen eines Molekulargewichtes von 62-400 in einer Menge von bis zu 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten C)und D), und/oder gegebenenfalls
- E) weiteren gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven, monofunktionellen Verbindungen in einer Menge von bis zu 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten C), D) und E),
- A) Polyisocyanate mixtures containing uretdione groups and an average NCO functionality of at least 2.1, with the exception of pure derivatives of 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane produced by trialkylphosphine catalysis, optionally with the use of
- B) further diisocyanates in an amount of up to 10% by weight, based on the total weight of components A) and B)
- C) Polyhydroxyl compounds containing ester groups and / or carbonate groups and an average molecular weight of 134 to 2000, with the exception of neopentylglycol ester hydroxypivalates, if necessary with the simultaneous use of
- D) further ester groups and carbonate groups-free polyhydroxyl compounds with a molecular weight of 62-400 in an amount of up to 70% by weight, based on the total weight of components C) and D), and / or optionally
- E) further isocyanate-reactive, monofunctional compounds in an amount of up to 20% by weight, based on the total weight of components C), D) and E),
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